Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии, конструкции и изготовление радиационно-стимулированного источника повышенного постоянного и импульсного напряжения на основе высокообогащенного изотопа никеля-63

Номер контракта: 14.577.21.0117

Руководитель: Зеленков Павел Викторович

Должность: Начальник научно-исследовательского управления

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
бета электрические преобразователи, радиационно-стимулированный источник, энергетическая установка, атомная батарея, микроминиатюрные источники питания, изотоп никеля – 63, эффективность

Цель проекта:
Разработка технологии, конструкций и изготовление опытных образцов малогабаритных микромощных источников на основе изотопа никель-63 с длительным сроком эксплуатации для использования в качестве источников питания микроэлектронных компонентов.

Основные планируемые результаты проекта:
Различные конструкции бетаэлектронных преобразователей (одноэлементная планарная и микроканальная, многоэлементные стековые и составные); Технологические маршруты изготовления различных конструкций преобразователей и опытные образцы преобразователей. Промышленная технология создания изотопа никеля-63 высокой степени обогащения. Методы анализа, синтеза и проектирования РСИ, обеспечивающие требуемые функциональные и эксплуатационные свойства; Алгоритмы, математические и имитационные модели основных составляющих РСИ, позволяющие проводить проверку и отработку новых технических решений на стадии проектирования; Методики измерения характеристик, анализа стабильности характеристик, долговечности и ресурса РСИ;
Схемотехнические и топологические решения по созданию микромощного высокоэффективного стабилизатора напряжения с экстремальным регулированием мощности. Макеты устройств, демонстрирующих функционирование микроэлектронных компонентов с использованием бета преобразователей в качестве источника электропитания. маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РСИ на основе изотопа Ni63; Предложения по использованию наработанного научно-технологического задела, научно-технический отчет, проект ТЗ на ОКР.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатывается два варианта радиационно-стимулированного источника питания (РСИ) - постоянного напряжения и пульсирующий.
Пульсирующий РСИ должен обладать следующими характеристиками: напряжение разомкнутой цепи - не менее 5 В; сопротивление нагрузки номинальное - не менее 1 кОм; длительность импульса выходного напряжения на номинальной нагрузке - не менее 0.5 с; период следования импульсов выходного напряжения в начале срока эксплуатации - не более 100 с, в конце срока эксплуатации - не более 200с; сопротивление внутреннее - не более 10 Ом; срок эксплуатации - не менее 50 лет;
РСИ постоянного напряжения должен обладать следующими характеристиками: напряжение разомкнутой цепи - не менее 12 В; ток короткого замыкания -не менее 1 нА; сопротивление внутреннее - не более 2000 кОм; срок эксплуатации - не менее 50 лет; напряжение конечное (в конце срока эксплуатации) - не менее 60% от напряжения начального;

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Источник питания представляет интерес для разработчиков и изготовителей продукции оборонного назначения (миниатюрные высоконадежные источники питания автономного электронного оборудования, системы питания космических и летательных (беспилотных) аппаратов, мониторинг, микророботы, системы на кристалле), медицинского назначения (физиологический мониторинг и терапевтическое применение - кардиостимуляторы, активные нейрологические имплантаты), промышленного и инфраструктурного назначения (датчики контроля параметров, способные работать в суровых условиях более 50 лет, для сооружений, нефтехимии, транспортировки энергоносителей и дорожной инфраструктуры).
Конкурентные преимущества проекта определяются повышенной на порядок мощностью по сравнению с аналогами, при сохранении габаритов, а также повышением срока службы до 50 лет. Данные преимущества возникают за счет применения высокообогащенного изотопа никеля-63 и оригинальных способов построения бета-электронного преобразователя.
В результате выполнения проекта будут выпущены проекты технических заданий, которые после согласования с заказчиками послужат основой для заключения договоров ОКР и ОТР. Предполагаемые патентноспособные технические решения, направленные на повышение степени обогащения никеля-63 и созданию структуры РСИ, перспективны в части продажи лицензионных соглашений.

Текущие результаты проекта:
Разработаны первичные бетаэлектронные преобразователи (БЭП) на основе кремния, размером 1см2, планарной и микроканальной конструкции (ширина квадратного канала 10мкм, глубина 180мкм, расстояние между каналами 10мкм). Созданы технологические регламенты на первичные БЭП. Разработаны методики испытаний БЭП и РСИ.
Разработан технологический лабораторный регламент производства высокоактивного радиоизотопа никель-63. Создан стенд радиохимической очистки мишени от продуктов деления. Создана мишень на основе изотопа никель-62.
Проведены дополнительные патентные исследования. Разработаны и созданы образцы микромощного высокоэффективного стабилизатора напряжения в постоянном и пульсирующем варианте с экстремальным регулированием мощности (размер 1см2, выходные характеристики соответствуют ТЗ).
Созданы исследовательский (исследование внешних характеристик РСИ) и измерительный (анализ статических характеристик образцов БЭП) стенды. Разработан комплект эскизной конструкторской документации.