แบตเตอรีนิวเคลียร์ (Nuclear battery) |
||||
|
สิ่งประดิษฐ์ใหม่ที่สามารถให้พลังงานได้ยาวนานหลายสิบปี |
||||
| กลไกในการผลิตพลังงาน | ||||
| แบตเตอรีนิวเคลียร์ มักมีการใช้สับสนกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าโดยใช้ความร้อนจากไอโซโทปรังสี (radioisotope thermoelectric generators, RTG) เนื่องจากต่างก็ผลิตไฟฟ้าโดยใช้พลังงานจากการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสี แต่มีวิธีการที่ต่างกัน
แบตเตอรีนิวเคลียร์ใช้อนุภาคบีต้า (บางครั้งใช้อนุภาคอัลฟา) ที่ออกมาจากไอโซโทปรังสี ไปสะสมที่ขั้ว (electrode) ทำให้มีประจุไฟฟ้า ไอโซโทปรังสีที่ปล่อยอนุภาคออกมาแล้ว ทำให้มีประจุตรงข้าม จึงเกิดความต่างศักย์ และมีกระแสไฟฟ้าไหล กลไกที่ใช้หลักการทำให้ขั้วไฟฟ้ามีประจุตรงข้ามกันนี้ มีลักษณะเดียวกับแบตเตอรีไฟฟ้าหรือตัวเก็บประจุที่ใช้อยู่ทั่วไป ต่างกันที่เปลี่ยนจากการใช้สารเคมี หรือพลังงานศักย์ มาใช้พลังงานนิวเคลียร์ แบต เตอรีนิวเคลียร์ สามารถใช้ผลิตพลังงานได้ยาวนานกว่าแบตเตอรีปกติหลายสิบปี แต่ปัญหาของแบตเตอรีนิวเคลียร์อยู่ที่ระดับของกำลังไฟที่ผลิตได้อยู่ในระดับไมโคร หรือนาโนวัตต์ต่อตารางเซนติเมตรของพื้นที่ขั้วไฟฟ้าเท่านั้น ขณะที่แบตเตอรีปกติสามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้ในระดับเป็นวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร หมายความว่า แบตเตอรีนิวเคลียร์ที่ใช้พื้นที่ของขั้วไฟฟ้าที่ใหญ่เป็นร้อยหรือเป็นพันเท่า ก็ยังให้กำลังไฟออกมาน้อยกว่าแบตเตอรีปกติมาก แบตเตอรีนิวเคลียร์โดยทั่วไป มีประสิทธิภาพเพียง 0.1 – 5% และยังจำกัดการใช้อยู่ในงานวิจัยเท่านั้น |
||||
| ไอโซโทปรังสีที่ใช้ผลิตไฟฟ้า | ||||
| แบตเตอรีนิวเคลียร์ใช้ไอโซโทปรังสีที่ให้อนุภาคบีต้าพลังงานต่ำ หรืออนุภาคอัลฟา การใช้อนุภาคบีต้าพลังงานต่ำ เนื่องจากอนุภาคบีต้าพลังงานสูงสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะ แล้วทำให้เกิดรังสี Bremsstrahlung ซึ่งอาจทำให้ต้องเพิ่มวัสดุกำบังรังสีเข้าไปในอุปกรณ์ ไอโซโทปรังสีที่มีการทดลองใช้ ได้แก่ Tritium, Nickel-63, Promethium-147, Technetium-99 และ Plutonium-238 |
||||
| แบตเตอรีนิวเคลียร์แบบใช้พลังงานกลและพลังงานไฟฟ้า (Electromechanical Batteries) | ||||
| Electromechanical atomic batteries ใช้การเพิ่มประจุระหว่างขั้วไฟฟ้า 2 แผ่น เพื่อให้เกิดการดึงกัน จนกระทั่ง 2 แผ่นสัมผัสกัน จึงเกิดากรคายประจุ ทำให้ศักย์ไฟฟ้าเท่ากันจึงเกิดการสปริงกลับ การเคลื่อนที่ทางกลสามารถทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านแผ่น piezoelectric หรือ linear generator ซึ่งสามารถผลิตไฟฟ้าได้ในระดับมิลลิวัตต์ เป็นพัลส์ทุกๆ นาทีหรือวินาทีขึ้นกับอัตราการประจุ | ||||
| Optoelectric | ||||
| แบตเตอรีนิวเคลียร์แบบ optolectric ได้เคยถูกเสนอมาแล้ว โดยนักวิจัยจากสถาบัน Kurchatov กรุงมอสโคว์ โดยใช้ไอโซโทปที่ให้รังสีบีต้า เช่น Technetium-99 ให้ไปกระตุ้น excimer mixture ทำให้เกิดแสง ไปกระตุ้นเซลล์แสงอาทิตย์ (photocell) แบตเตอรีแบบนี้ จะประกอบด้วย excimer mixture ซึ่งเป็นส่วนผสมของกาซอาร์กอนกับซีนอน (argon/xenon) ในหลอดความดันสูงที่มีกระจกอยู่ด้านใน | ||||
| Betavoltaics | ||||
| ในเดือนพฤษภาคม ปี 2005 มีนักวิจัยกลุ่มหนึ่งจากมหาวิทยาลัย Rochester และมหาวิทยาลัย Toronto ได้ประกาศ (ในเวบไซต์ http://www.msnbc.msn.com/id/7843868/) ว่า ได้ประดิษฐ์แบตเตอรีขนาดเล็ก ที่ได้พลังงานจากอนุภาคบีต้าจากการสลายตัวของตริเตียม (tritium) อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับการใช้ในเครื่องกระตุ้นการทำงานของหัวใจ หรือเครื่องใช้ที่ต้องการกำลังไฟต่ำ อุปกรณ์ชิ้นนี้จะรวบรวมพลังงานจากอนุภาคบีต้าที่เคลื่อนที่ผ่านซิลิกอนไดโอด คล้ายกับเซล์แสงอาทิตย์ (photovoltaic cells) เทคนิคนี้ เรียกว่า betavoltaics ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและกำลังที่ผลิตได้ของแบตเตอรีนิวเคลียร์ | ||||
|
||||
| ผู้วิจัยได้ประกาศว่า แบตเตอรีชนิดใหม่ที่ใช้การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของวัสดุนิวเคลียร์ ให้กำลังเป็น 10 เท่าของอุปกรณ์ต้นแบบ และสามารถใช้งานได้นานเป็นสิบปีโดยไม่ต้องเติมประจุ อุปกรณ์รุ่นแรก และรุ่นที่ 2 ซึ่งเรียกว่า tritium-powered BetaBatteries คาดว่าจะให้กำลังไฟ 50 และ 125 ไมโครวัตต์ต่อลูกบาศก์เซนติเมตร
อายุการใช้งานของ BetaBattery ขึ้นกับการเลือกใช้ต้นกำเนิดรังสีบีต้า ถ้าใช้ตริเตียมซึ่งมีครึ่งชีวิต 12.3 ปี แปลว่า 12.3 ปีต่อไป กระแสไฟฟ้าจะลดลงเหลือครึ่งหนึ่ง และลดเหลือหนึ่งในสิบในอีก 40 ปี ซึ่งนับว่ายาวนานกว่าแบตเตอรีที่ใช้สารเคมีมาก นอกจากนั้น อัตราการลดลงของกระแสไฟฟ้าสามารถทราบได้ล่วงหน้า จึงอาจออกแบบวงจรการทำงานให้สามารถชดเชยการทำงานให้เหมาะสมได้ |
||||
| รวบรวมจาก www.wikipedia.com และ www.betabatt.com |
- 16 ถ.วิภาวดีรังสิต ลาดยาว จตุจักร กรุงเทพฯ 10900
