BG66599B1 - Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy - Google Patents
Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy Download PDFInfo
- Publication number
- BG66599B1 BG66599B1 BG110821A BG11082110A BG66599B1 BG 66599 B1 BG66599 B1 BG 66599B1 BG 110821 A BG110821 A BG 110821A BG 11082110 A BG11082110 A BG 11082110A BG 66599 B1 BG66599 B1 BG 66599B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- radiation
- insulator
- controllable
- energy
- magnetic field
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21H—OBTAINING ENERGY FROM RADIOACTIVE SOURCES; APPLICATIONS OF RADIATION FROM RADIOACTIVE SOURCES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; UTILISING COSMIC RADIATION
- G21H1/00—Arrangements for obtaining electrical energy from radioactive sources, e.g. from radioactive isotopes, nuclear or atomic batteries
Abstract
Description
Изобретението се отнася до метод и устройство за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа и представлява източник (батерия - акумулатор) на електрическа енергия. Изобретението ще намери приложение в енергетиката, по-специално ядрената, както и в електропромишлеността и в области, използващи автономни и компактни захранващи източници, изискващи висока изходяща и управляема електрическа мощност.The invention relates to a method and device for direct conversion of radiation energy into electrical energy and is a source (battery battery) of electrical energy. The invention will find application in energy, in particular nuclear as well as in the electrical industry and in areas using autonomous and compact power sources requiring high output and controlled electrical power.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
Известен е преобразувател на енергия, (публикация “Американското научно общество за изследване на материали”, March 2006, San Francisco, USA, LAVM, eng. Liviu Popa-Simil & prof. Claude Montel), който се състои от последователно подредени слоеве, образувани от въглеродни нанотръбички, по същество електрически непроводими, обработени с бор, покрити отвън с литиев хидрид и запълнени (покрити) отвътре със злато. Всички златни накрайници са изведени и свързани в един колектор, а окончанията на литиевия хидрид са свързани към друг колектор. По своята електрическа същност описаният преобразувател представлява блок, образуван от паралелно свързани наноразмерни кондензатори с коаксиална геометрична конструкция. Когато преобразувателя се подложи на радиационно въздействие лъчението преминава (прониква) през пластовете на нанотръбичките и благодарение на фотоефекта лъчението избива от златните проводници високо енергийни електрони, с което обединеният златен колектор придобива положителен потенциал. Освободените високоенергийни електрони преминават през стената на нанотръбичките и попадат в литиевия хидрид другия колектор, който придобива отрицателен потенциал. Получената от всички кондензатори сумарна потенциална разлика се извежда на двата колектора и може да се подаде към консуматор на електрическа енергия. Изследванията показват изключително висок коефициент на преобразуване на радиационната енергия в електрическа, над 90% при незначително отделяне на топлина.An energy converter is known (Publication of the American Scientific Society for Materials Research, March 2006, San Francisco, USA, LAVM, Liviu Popa-Simil & Prof. Claude Montel), which consists of sequentially arranged layers formed made of carbon nanotubes, essentially electrically non-conductive, boron treated, lithium hydride coated on the outside and filled with gold (coated) inside. All the gold nozzles are connected to one collector and the ends of lithium hydride are connected to another collector. By its electrical nature, the converter described is a block formed by parallel connected nanoscale capacitors of coaxial geometric construction. When the transducer is exposed to radiation, the radiation passes (penetrates) through the nanotube layers and, due to the photoelectric effect, the radiation ejects high energy electrons from the gold conductors, which gives the combined gold collector a positive potential. The released high-energy electrons pass through the wall of the nanotubes and fall into the lithium hydride of the other collector, which acquires a negative potential. The total potential difference obtained from all capacitors is output to the two collectors and can be fed to a power consumer. The studies show an extremely high conversion rate of radiation energy to electrical energy, over 90% with negligible heat release.
Описаният преобразувател се зарежда (акумулира и натрупва) с електрически товари, преобразувайки радиационното лъчение в електрическа енергия, а се разрежда по експоненциална зависимост на разрядния ток, чиято големина зависи от стойността на включения товар. Доколкото описаният преобразувател има сложна от технологична гледна точка конструкция, авторите са разработили обемно вариантно изпълнение на преобразувателя, включващо масив от подредени в следната последователност наноразмерни слоеве (пластове): злато - 10 nm; силициев диоксид (изолатор) - 20 nm; алуминий - 20 nm и алуминиев оксид - 10 nm. Тези слоеве представляват наноразмерни по дебелина плоски електрически кондензатори, свързани паралелно към два колектора.The converter described is charged (accumulated and stored) by electrical loads, converting radiation radiation into electrical energy, and is diluted by an exponential dependence of the discharge current, the magnitude of which depends on the value of the load involved. Insofar as the transducer described has a technologically complex construction, the authors have developed a volumetric variant embodiment of the converter comprising an array of nanosized layers (layers) arranged in the following sequence: gold - 10 nm; silica (insulator) - 20 nm; aluminum is 20 nm and aluminum oxide is 10 nm. These layers are nanosized flat electrical capacitors connected in parallel to two collectors.
Методът за пряко преобразуване на радиационната енергия в електрическа е близък и аналогичен на гореописания [1,2].The method of direct conversion of radiation energy into electrical energy is close and analogous to the above [1,2].
Известна е патентна публикация [3], в която е разкрита възможността да се използва високата енергия на γ-, а- и β-лъчението за целите на поефективно зареждане на напрежение в ядрените батерии. За целта се използват два електрода, съответно метален и полупроводник, поставени в близък контакт, като по този начин се създава енергийна бариера между плоскостите им. Когато този контакт е подложен на радиационно облъчване, поради състоянието на повърхността на полупроводника, енергетичната бариера нараства и по този начин се генерира потенциална разлика, която се използва за източник на електрическа енергия и ток в разрядната верига.There is a patent publication [3] which discloses the possibility of using the high energy of γ-, α- and β-radiation for the purpose of more efficient charging of voltage in nuclear batteries. For this purpose, two electrodes, respectively metal and semiconductor, are placed in close contact, thus creating an energy barrier between their plates. When this contact is exposed to radiation due to the state of the surface of the semiconductor, the energy barrier increases and thus generates a potential difference that is used for the source of electricity and current in the discharge circuit.
Известна е патента публикация [4], в която е описан метод за преобразуване радиационна енергия в електрическа, като използва преобразувател от полупроводников материал и го облъчва с радиационно лъчение. По този начин се образува известен брой двойки електрон-дупка в него, след което върху преобразувателя се прилага магнитно поле, ориентирано в посока, перпендикулярна на посоката на дифузия на създадените двойки електрон-дупка се постига разделяне на електроните от дупките в посока, перпендикулярна на посоката на дифузията и на магнитното поле. По този начин електроните и дупките се извеждат в крайните плоскости (колектори) на преобразувателя като потенциална разлика, т.е. електрическа енергия.A patent publication is known [4], which describes a method of converting radiation energy into electrical energy using a converter made of semiconductor material and irradiating it with radiation. In this way, a number of electron-hole pairs are formed therein, after which a magnetic field is applied to the transducer, oriented in a direction perpendicular to the diffusion direction of the created electron-hole pairs, a separation of electrons from the holes in a direction perpendicular to the the direction of diffusion and the magnetic field. In this way, the electrons and holes are output to the converter's end panels (collectors) as a potential difference, ie. electrical energy.
66599 Bl66599 Bl
Известна е патента публикация [5], в която е описана диодна атомна батерия, състояща се от обемен полупроводников кристал, включващ триразмерни масиви от колони и тънкослойни р-п връзки. Батерията са зарежда от емисия на γ- и Х-лъчи от радиоактивен източник, вграден във вътрешността на полупроводниковия кристал. По този начин се генерират носители на електрически товари в преобразувателя, които се извеждат върху крайните колектори.A patent publication [5] is known which describes a diode atomic battery consisting of a solid semiconductor crystal comprising three-dimensional column arrays and thin-layer p-n bonds. The battery is charged by the emission of γ- and X-rays from a radioactive source embedded inside the semiconductor crystal. In this way, electrical load carriers are generated in the converter, which are output to the end collectors.
Известна е патентна публикация [6], в която е описан радиоизотопен фотоелектричен генератор за източник на високо напрежение, в който се използва принципа на фотоелектричния ефект. Радиоизотопният генератор е съставен от материали, подредени в редуващи се слоеве с голям и малък атомен номер Ζ, които са изолирани чрез вакуум или някакъв изолационен материал. Нискоенергийни фотони от радиоактивен източник взаимодействат предимно с материал с голям Ζ чрез фотоелектричен процес, излъчвайки фотоелектрони, чиято енергия достига тази на падащите γ- лъчи. Дебелината на материала с голям Ζ е по-малка от дължината на един пробег на електрона в този материал, а дебелината на материала с малък Ζ е по-голяма. По такъв начин възниква процес на пренос на електрони от пластове с голям Ζ към тези с малък Ζ, който се реализира благодарение на обстоятелството, че електроните се излъчват предимно от пластове с голям Ζ и се спират в тези с малък Ζ. Създадената потенциална разлика между обединените пластини с голям Ζ и малък Zee киловолти. Батерията доставя енергия на външен електрически консуматор (резистор), чиято стойност е избрана така, че да се произвежда нужния волтаж и се контролират други експлоатационни параметри на батерията.There is a patent publication [6] which describes a radioisotope photoelectric generator for a high voltage source using the principle of photoelectric effect. The radioisotope generator consists of materials arranged in alternating layers with large and small atomic numbers Ζ, which are isolated by vacuum or some insulating material. Low-energy photons from a radioactive source interact mainly with a material with a large Ζ through a photoelectric process, emitting photoelectrons whose energy reaches that of the incident γ-rays. The thickness of a material with a large Ζ is less than the length of one electron path in this material and the thickness of a material with a small Ζ is greater. In this way, an electron transfer process occurs from layers with large Ζ to those with small който, which is realized due to the fact that the electrons are emitted mainly from layers with large Ζ and stop in those with small Ζ. The potential difference between the combined plates with large Ζ and small Zee kilovolts is created. The battery supplies power to an external electrical consumer (resistor), the value of which is chosen to produce the required voltage and control other operating parameters of the battery.
Известен е метод за преобразуване на енергия [7], който е базиран на многослойни хетероструктури с калибрирани междузонни преходи. Съставът от непрекъснат твърд разтвор на SiO2 до Si се променя плавно, за да се достигне висока степен на разсейване на радиационно облъчвателната кохерентност, при което радиацията на който и да е център на разсейване е във фаза с външните разсеяни радиационни лъчи и се получава резонансно взаимодействие между външните разсеяни радиационни лъчи и атомите и молекулите на хетероструктурата.An energy conversion method is known [7], which is based on multilayered heterostructures with calibrated interband transitions. The composition of a continuous solid solution of SiO 2 to Si changes smoothly to achieve a high degree of scattering of radiation irradiation coherence, whereby the radiation of any scattering center is in phase with the external scattered radiation beams and is obtained resonantly interaction between external scattered radiation beams and atoms and molecules of the heterostructure.
В резултат на описаните процеси се наблюдава ефективно преобразуване на радиационна честота и на радиационно лъчение в електрически ток в преобразувателя.As a result of the described processes, an effective conversion of radiation frequency and radiation into electric current is observed in the converter.
Известно е [1,2], че при ядрени реакции, съпроводени с отделяне на топлина, се пренасят масовите дефекти, т.е. свързващата излишна енергия в ядреното гориво се трансформира в кинетична енергия на генерираните частици (лъчения). Те преминават през решетката на материала и взаимодействат с него чрез йонизация и ядрени сблъсъци. При използването на композитни слоеве от “проводник - изолатор” и поставянето им на пътя на такова лъчение, поради протичащата поляризация, енергията на йонизация се превръща в натрупване (акумулиране) на електрически товари. В резултат се получава кондензатор, който се зарежда от движещите се частици,.[1, 2] It is known [1] that in the case of nuclear reactions accompanied by heat release, mass defects are transmitted, i. the binding excess energy in the nuclear fuel is transformed into the kinetic energy of the generated particles (radiation). They pass through the lattice of the material and interact with it through ionization and nuclear collisions. By using composite layers of conductor-insulator and placing them in the path of such radiation, due to the ongoing polarization, the ionization energy is converted into the accumulation (accumulation) of electrical loads. The result is a capacitor that is charged by the moving particles.
Известно е също така, че за преобразуването на енергия е подходящо да се използват композитни (от два материала) наночастици, които са организирани така, че да действат като последователно свързани електрически диполи, представляващи наноизточници на потенциал, които осигуряват висок сумарен волтаж [2].It is also known that for the conversion of energy, it is appropriate to use composite (two materials) nanoparticles that are organized to act as series-coupled electrical dipoles, representing nano-sources of potential that provide high total voltage [2] .
Известен е метод за създаване на триразмерни наноструктури [8], съгласно който се създава миниатюрен по размери кондензатор, с триизмерна структура, като се разработват различни технологии за създаване на структури от плоски заготовки. Значителни технологични трудности възникват по отношение на присъединяването на нанокомпонентите, а именно привличането им между различните плоскости. За тази цел е подходящо да се използва магнит.There is a known method for the creation of three-dimensional nanostructures [8], according to which a miniature-sized capacitor with a three-dimensional structure is created, and various technologies for creating flat blade structures are developed. Significant technological difficulties arise with respect to the attachment of the nanocomponents, namely their attraction between the different planes. For this purpose it is appropriate to use a magnet.
Основните недостатъци на описаните известни методи за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа са свързани с използването на източници на радиационно лъчение от един вид, които се отличават с ниски стойности на създаваното радиационно поле и технологичната му несменяемост, като едновременно с това радиационното лъчение не може да бъде управлявано. Освен това няма батерии, които за източник (с комбинирано лъчение) да използват отработено ядрено гориво, остатък от преработено такова или твърди и формирани радиоактивни отпадъци. Към настоящия момент не са известни методи за създаване на преобраThe main disadvantages of the known methods for the direct conversion of radiation energy into electrical are related to the use of radiation sources of one kind, which are characterized by low values of the generated radiation field and its technological invariability, while, at the same time, radiation radiation cannot to be managed. In addition, there are no batteries that use spent nuclear fuel, residual waste, or solid and formed radioactive waste as a source (with combined radiation). There are currently no known methods for creating a recap
66599 Bl зуватели, работещи с управляеми (по отношение на зареждане и извличане на енергия) дискретни, наноразмерни суперхетерогенни системи и кондензатори. При тяхното изграждане е необходимо да бъде предвиден сменяем специфичен наноразмерен материал, който има способността при определени управляеми въздействия да изгражда такива хетерогенни контролируеми системи. От друга страна методът значително се усложнява, когато преобразувателите генерират висока по стойност електрическа мощност, особено в частта за безопасна радиационна защита и материалите за нейната реализация.66599 Blusers operating controllable (in terms of charge and energy recovery) discrete, nanoscale superheterogeneous systems and capacitors. In their construction, it is necessary to provide removable specific nano-sized material which has the ability, under certain controllable effects, to construct such heterogeneous controlled systems. On the other hand, the method is much more complicated when the converters generate high-value electrical power, especially in the part of radiation protection and materials for its implementation.
Известно е устройство за преобразуване на енергия [9], представляващо по същество атомна батерия, което работи на принципа на облъчване на тънка полупроводникова пластина (слънчева батерия) с а- лъчи от плутониев източник, в резултат на което се генерира електрически ток. Описана е също така атомна батерия (блок - масив), състояща се от полупроводникови елементи, между които се разполага плутоний, като при облъчване такава батерия може да генерира значителна електрическа мощност.An energy conversion device [9] is known, which is essentially an atomic battery, which operates on the principle of irradiating a thin semiconductor plate (solar battery) with plutonium source rays, which results in electric current being generated. Also described is an atomic battery (block - array) consisting of semiconductor elements, between which plutonium is placed, and, when irradiated, such a battery can generate considerable electrical power.
Известни са метод и устройство [10], като методът включва: два електрода с висока електропроводимост, разположени на известно разстояние един от друг, като единият е положителен, а другият - отрицателен. Между електродите, по-специално от страната на отрицателния електрод, е разположена пореста изолационна мембрана. Върху вътрешната страна на положителния електрод е изграден слой от прахообразен актиноиден елемент като торий актиний и др., смесен със свързващо вещество. В резултат на това между двата електрода възниква електродвижеща сила. Актиноидният елемент претърпява промени от а- разпадане и се образуват йонизиращи електрони, когато а-лъчението преминава през изолираното пространство в посока към отрицателния електрод. Активното вещество представлява прахообразни кристали на въглеродна или на кобалтова основа и освен актиноидни елементи съдържа и вещество, акумулиращо положителни йони, образувани след а- разпада при отделянето на йонизиращи електрони. Акумулирането на електричество става възможно и при подаване на външно напрежение между двата електрода, докато в слоя на активното вещество се подават електрони отвън.There are known methods and apparatus [10], the method comprising: two electrodes with high conductivity, located at a certain distance from each other, one positive and the other negative. A porous insulation membrane is located between the electrodes, in particular on the side of the negative electrode. On the inside of the positive electrode is a layer of powdered actinoid element such as thorium actin, etc. mixed with a binder. As a result, an electromotive force arises between the two electrodes. The actinoid element undergoes changes from α-decay and ionizing electrons are formed as α-radiation passes through the isolated space in the direction of the negative electrode. The active substance is powdered carbon or cobalt based crystals and, in addition to actinoid elements, also contains a substance that accumulates positive ions formed after α-decay upon separation of ionizing electrons. Accumulation of electricity is also possible when an external voltage is applied between the two electrodes, while electrons are supplied from the outside of the active substance layer.
В този случай е подходящо батерията да бъде изпълнена като много клетъчна, при което между електродите има диелектричен слой, съдържащ въглерод и слоевете се припокриват.In this case, it is appropriate to make the battery very cellular, with a carbon dielectric layer between the electrodes and the layers overlapping.
Известно е устройство [11], представляваща композитна изотопна батерия с микроканална пластина. Композитната съставна батерия включва: изолирана подложка, върху която отляво надясно са разположени изолирано един от друг първи източник на лъчение, първи приемащ полюс, втори източник на лъчение и втори приемащ полюс. Особеността на батерията е в това, че между втория източник на лъчение и втория приемащ полюс е поставена микроканална пластина, като първият източник на лъчение е свързан чрез проводник с края на високото напрежение (+) на микроканалната пластина, а краят на ниското напрежение (-) на микроканалната пластина е свързан чрез проводник с първия приемащ полюс. Вторият източник на лъчение служи за анод, а вторият приемащ полюс - за катод. За целите на по-ефективно протичане на процесите е подходящо микроканалната пластина да бъде многополюсна, както и да се предвидят разстояния между източниците на лъчение и приемащите полюси, като например: разстоянието между първия източник на лъчение и първия приемащ полюс е от 0,5 до 5 cm, разстоянието между многоканалната пластина и втория източник на лъчение (анода), което е от 0,5 до 5 cm, а разстоянието между пластината и втория приемащ полюс (катода) е от 0,5 до 5 cm. Батерията работи по следния начин: от образуваната първа изотопна батерия с първични електрони се генерира високо напрежение. Вторият източник на лъчение е излъчващ полюс, подаващ входящи електрони към микроканалната пластина, а последната ги умножава (действа като фотомножител) като ги подава на втория приемащ полюс. Вторият източник на лъчение и вторият приемащ полюс образуват втора изотопна батерия с първични електрони. Между тях е разположена микроканална пластина, която умножава електроните. Батерията е поставена под вакуум, при което между втория източник на лъчение (анод) и втория приемащ полюс (катод) се генерира електрическо напрежение (потенциална разлика), респективно при включен товар между тях протича ток. Подходящо е микроканалната пластина да е направена от оловноA device [11] is known to be a composite isotope battery with a microchannel plate. The composite composite battery includes: an insulated support on which, from left to right, are located in isolation from each other a first radiation source, a first receiving pole, a second radiation source and a second receiving pole. The peculiarity of the battery is that a microchannel plate is inserted between the second radiation source and the second receiving pole, the first radiation source being connected via a high voltage end (+) to the microchannel plate and the low voltage end (- ) of the microchannel plate is connected by a wire to the first receiving pole. The second radiation source is for the anode and the second receiving pole is for the cathode. For the sake of a more efficient flow of processes, it is appropriate for the microchannel plate to be multipolar, and to provide for distances between the radiation sources and the receiving poles, such as: the distance between the first radiation source and the first receiving pole is from 0.5 to 5 cm, the distance between the multichannel plate and the second radiation source (anode) is 0.5 to 5 cm, and the distance between the plate and the second receiving pole (cathode) is 0.5 to 5 cm. The battery works as follows: a high voltage is generated from the formed first isotope primary electron battery. The second radiation source is the emitting pole, which feeds the input electrons to the microchannel plate, and the latter multiplies them (acts as a photomultiplier) by feeding them to the second receiving pole. The second radiation source and the second receiving pole form a second isotope battery with primary electrons. Between them is a microchannel plate that multiplies electrons. The battery is placed under vacuum, where an electric voltage (potential difference) is generated between the second radiation source (anode) and the second receiving pole (cathode), respectively, and a current flows between them. Suitably, the microchannel plate is made of lead
66599 Bl стъкло, като представлява масив отумножителни елементи, съдържащи хиляди или милиони паралелни цилиндьрчета. Когато в пространството на цилиндърчетата е налице силно електрично поле, приблизително 104 v/cm, навлизащите излъчени частици бомбардират отрицателния полюс и се отделят електрони, които се умножават.66599 Bl glass, representing an array of multipliers containing thousands or millions of parallel cylinders. When there is a strong electric field in the space of the cylinders, approximately 10 4 v / cm, the incoming emitted particles bombard the negative pole and separate electrons that multiply.
Описаните дотук известни изотопни батерии с пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа имат ниски енергийни стойности, но с голям срок на експлоатация. Това определя използването им във важни области като мобилни телефони, микро- и наноелектроника, наномеханика и роботика и др., но не и там, където се изисква мощност в киловати. Съществен недостатък на тези батерии е обстоятелството, че те не са управляеми както по отношение на преобразуване и акумулиране на електричните товари, т.е. зареждане, така и по извличане (разреждане) на натрупаната енергия. Друг недостатък е фактът, че използваният радиоактивен източник, най-често изотоп, веднъж заложен, е технологично несменяем. При големия срок на експлоатация на такава батерия и при износване на захранващото устройство, напр. мобилен телефон, съществува вероятност от замърсяване на битовата и околната среда. Като конструкция батериите представляват видоизменени (специфични) плоски електрически кондензатори (преобразователни клетки), които могат да образуват масиви (блокове) чрез подходящо свързване между тях. Технологията за изграждане на отделна клетка е значително усложнена, доколкото включва голям брой различни компоненти, оформени като микро- и нанослоеве (пластове) с дадени размери, което от своя страна изисква сложно технологично оборудване и висока научна квалификация на изпълнителите.The known isotope batteries described herein, with direct conversion of radiation energy to electrical energy, have low energy values but have a long life. This determines their use in important areas such as mobile phones, micro- and nanoelectronics, nanomechanics and robotics, etc., but not where power is required in kilowatts. A significant disadvantage of these batteries is the fact that they are not controllable in terms of conversion and accumulation of electrical loads, ie. charging and extracting (diluting) the accumulated energy. Another disadvantage is that the radioactive source used, most often an isotope once stored, is technologically irreplaceable. With the long life of such a battery and the wear of the power supply, e.g. mobile phone, there is a possibility of pollution of household and environment. As a construction, batteries are modified (specific) flat electrical capacitors (cells) that can form arrays (blocks) by properly connecting them. The technology for building a single cell is significantly complicated, as it involves a large number of different components, shaped as micro and nanosheets (layers) of a given size, which in turn requires sophisticated technological equipment and high scientific qualification of contractors.
Техническа същност на изобретениетоSUMMARY OF THE INVENTION
Цел на настоящото изобретение е да се предложат метод и устройство за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа, които да се отличават с възможности за управление при преобразуване и акумулиране на електрически товари и извличането им чрез дискретна магнитноелектрическа кондензаторна система, базирана върху използване в качеството на изолатор на сменяем диполен наноразмерен материал със специфични свойства, строеж и химически състав, както и да се отстранят недостатъците на устройствата, известни от нивото на техниката.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for the direct conversion of radiation energy into electrical power, which is distinguished by the control and control capabilities of electrical loads and their extraction through a discrete magnetic-electric capacitor system based on use as a quality insulator of removable dipole nano-sized material with specific properties, construction and chemical composition, as well as to eliminate the disadvantages of devices known in the art a.
Задачата на изобретението се решава с метод за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа, при който преобразувател от полупроводников материал се подлага на облъчване с радиационно лъчение с α-, β- и γ-лъчи, след което върху образуваните двойки електрон - дупка се прилага магнитно поле.The object of the invention is solved by a method for the direct conversion of radiation energy into electrical energy, in which a converter of semiconductor material is exposed to radiation with α-, β- and γ-rays, and then an electron-hole pair is applied to the pairs formed. magnetic field.
Съгласно изобретението върху преобразувателя първоначално се въздейства с управляемо магнитно поле, след което преобразувателят на енергия се облъчва с управляем радиоактивен източник, като интензитетът и честотата на двете полеви въздействия, съответно магнитно и радиационно, са различни.According to the invention, the converter is initially subjected to a controlled magnetic field, after which the energy converter is irradiated with a controlled radioactive source, the intensity and frequency of the two field effects, respectively magnetic and radiation, being different.
Съгласно едно предпочитано изпълнение на метода, въздействието с магнитното поле се осъществява върху изолатор с композитен строеж, представляващ прахообразен материал от наноразмерни частици, след което изолаторът се облъчва с радиационно лъчение от α, β и γ лъчи до получаване на дълбочинно проникване в обема на преобразователя.According to a preferred embodiment of the method, the effect on the magnetic field is carried out on a composite insulator, which is a powder material of nanosized particles, after which the insulator is irradiated with α, β and γ rays to obtain a deep penetration into the volume of the transducer .
Задачата се решава с устройство за пряко преобразуване на радиационна енергия в електрическа, състоящо се от корпус с изолирани дъно и страни, при което във вътрешното му пространство са поместени източници на лъчение, между които е разположен електромагнит, при което между източника на лъчение и приемащия полюс на електромагнита е разположена микроканална разделителна пластина, свързвана чрез проводници с приемащия, полюс, а върху изолираната основа са разположени катодни и анодни електроди.The problem is solved with a device for direct conversion of radiation energy into electrical, consisting of a housing with insulated bottom and sides, in which internal sources are placed radiation sources, between which there is an electromagnet, and between the radiation source and the receiving The pole of the electromagnet is a microchannel separation plate, connected via conductors to the receiving pole, and cathode and anode electrodes are placed on the insulated base.
Съгласно изобретението корпусът е поставен чрез вакуумно-херметична връзка в защитен кожух, при което във вътрешното му пространство линейно са разположени клетки, изпълнени като плоски електрически кондензатори, свързани помежду си последователно чрез проводници, монтирани в корпуса, като върху крайните срещуположни и успоредни изолаторни стени на първата и последната клетка на преобразувателя и върху всяка успоредна на тях преградна изолаторна стена от последователно подредените клетки вътрешно са оформени метални диамагнитни електродни плоскости, със сечение, равно на сечението на кондензаторите, но по-малко отAccording to the invention, the housing is mounted in a vacuum-sealed connection in a protective housing, in which the cells, arranged as flat electrical capacitors, are connected in a linear manner, connected in series with wires mounted in the housing, as on the extreme opposite and parallel insulating walls. on the first and last cells of the transducer and on each parallel barrier insulator wall of successively arranged cells, metal diamagnetic elements are formed internally. rigid plates having a cross section equal to the cross section of the capacitors but less than
66599 Bl сечението от изолаторните им основи, като в пространството между металните диамагнитни електродни плоскости на клетките на плоските електрически кондензатори е запълнено със сменяем наноразмерен композитен прахообразен материал, представляващ дискретен (образуван от отделни частици) изолатор на преобразувателя, а към крайните кондензатори чрез електрически проводници е свързан консуматор, както и бобините на електромагнитът чрез PID устройство за регулиране, а в пространството над преобразувателя е разположен радиоактивен източник, със степенен регулатор на интензитета на създаваното радиационно поле, като източникът е поместен в защитна камера, свързана чрез вакуумно-херметична връзка с горната плоскост на защитния кожух, в който е поставен преобразувателят, а дъното на камерата е подвижно и управляемо за пропускане или спиране на радиационното лъчение от източника към преобразувателя, при което в странични отвори на защитния кожух са поставени магнитните полюси на електромагнита, разположен външно спрямо кожуха и преобразувателя, като магнитните полюси преминават през страничните отвори в кожуха и се допират външно до крайните странични изолационни стени на първата и последната клетка в преобразувателя, като напречното сечение на магнитните полюси покрива или е по-голямо от това на кондензаторите.66599 Bl cross section from their insulator bases, filling in the space between the metal diamagnetic electrode panels of the cells of the flat electrical capacitors with a replaceable nanoscale composite powder material representing a discrete (formed by individual particles) transducer insulator, and through the terminals is connected to the consumer, as well as the coils of the electromagnet through a PID control device, and in the space above the converter is a radioactive source Nickel, with a step-by-step regulator of the intensity of the radiation field created, the source being placed in a protective chamber connected by a vacuum-tight connection to the upper plane of the protective housing in which the transducer is placed, and the bottom of the chamber is movable and controllable for leakage, or stopping the radiation from the source to the transducer, in which the magnetic poles of the electromagnet located externally relative to the housing and the transducer are placed in the side openings of the protective housing, such as the magnetic poles of the electromagnet; pass through the side openings in the housing and contact externally the end side insulation walls of the first and last cells in the transducer, with the cross section of the magnetic poles covering or larger than that of the capacitors.
Съгласно изобретението плоските електрически кондензатори са изпълнени с еднакво напречно и надлъжно сечение, а дебелината им е многократно по-малка от дълбочината и ширината.According to the invention, the flat electrical capacitors are of the same cross-section and longitudinal section, and their thickness is many times smaller than the depth and width.
Съгласно едно предпочитано изпълнение на устройството радиоактивният източник генерира дискретен или комбиниран вид на радиационно лъчение от α-, β- и γ-лъчи.According to a preferred embodiment of the device, the radioactive source generates a discrete or combined type of radiation from α-, β- and γ-rays.
Композитният прахообразен материал в преобразувателя е образуван от отделни наночастици, в които пространствено са разпределени и обособени зони с конкретен химически състав, структура и форма и в тази композитна структура на отделния дипол, външната зона е оформена като изолатор, образуван от отделни частици със сферична форма, съединени чрез допир и свързани една с друга при условията на висока температура, като наноразмерните изолаторни частици имат формата на грозд, и където вътреш ната зона - ядрото под изолаторната обвивка на дипола е синтезирана в зони, получени от чист метал, метални съединения и сплави със силно изразени феромагнитни свойстваThe composite powdery material in the converter is formed by separate nanoparticles, in which spatially distributed and distinct zones with specific chemical composition, structure and shape are spatially distributed, and in this composite structure of the individual dipole, the outer zone is formed as an insulator formed by separate spherical particles touching and bonded to one another under high temperature conditions, the nanoscale insulator particles being in the form of a cluster, and where the inner zone is the nucleus under the dipole insulator shell a is synthesized in areas obtained from pure metal, metal compounds and alloys with highly pronounced ferromagnetic properties
Външната изолаторна зона на сменяемия наноразмерен композитен прахообразен материал е образувана от изолаторни наноразмерни частици с форма на сфери и представлява тяло, наподобяващо грозд, като материалът на тези частици е стъкловиден силициев диоксид, а вътрешната зона - ядрото на отделните наноразмерни диполи на сменяемия, композитен, прахообразен материал е съставена от зона от чисто желязо, магнетит, железни и желязно-никелови, кобалтови и хромови сплави, която отвън е покрита със злато.The outer insulator zone of the removable nanoscale composite powder material is formed of insulator nano-sized sphere-shaped particles and is a cluster-like body, the material of these particles being vitreous silica, and the inner zone is the nucleus of the individual nanoscale dipole, The powder material is composed of a zone of pure iron, magnetite, iron and iron-nickel, cobalt and chromium alloys, which is covered with gold on the outside.
Методът и устройство за пряко преобразуване на радиоактивна в електрическа енергия се отличават с редица технологични предимства, като осигуряват ефективно преобразуване на радиационна енергия в електрическа такава: методът се извършва при едни максимално опростени в технологично отношение операции, провеждането на които се извършва при условия и параметри, осигуряващи гарантирано преобразуване на енергията, получавана от радиоактивното излъчване в преобразувателя.The method and device for direct conversion of radioactive to electrical energy are distinguished by a number of technological advantages, providing efficient conversion of radiation energy into electrical one: the method is carried out in the most technologically simplified operations, the carrying out of which is carried out under conditions and parameters providing a guaranteed conversion of the energy generated by the radioactive emission into the transducer.
Преобразувателят се отличава с ефективно от техническа гледнаточка конструктивно решение, в което се използва обемна система от последователно подредени плоски електрически кондензатори. За дискретен изолатор в тях е поставен сменяем, наноразмерен композитен материал с изолационни и феромагнитни свойства. Подложен на комбинирано, управляемо и проникващо в обема му въздействие от радиационна енергия от α-, β- и γ-лъчи и от магнитно поле се постига обемно взаимодействие между всяка частица на дискретния изолатор с тях и помежду им. От този момент дискретният изолатор започва да изпълнява основната си функция (ефект) в процеса на преобразуване на радиационната енергия в електрическа, независимо от това какъв вид е лъчението - α, β или γ, генерирано от радиоактивния източник. Тази универсалност на процеса (ефект) на преобразуване в кондензаторната система, т.е. преобразувателя, от един вид енергия в друг, се дължи на ефекта на обемно превръщане на дискретния изолатор в суперхетерогенна, заредена, поляризирана, магнитноелектрическа, диполна и управляема (ефект) система заThe converter is distinguished by a technically efficient design solution that utilizes a volumetric system of sequentially arranged flat electrical capacitors. For the discrete insulator, removable, nano-sized composite material with insulating and ferromagnetic properties is placed therein. Subjected to a combined, controllable and volume-penetrating radiation energy of α-, β- and γ-rays, a magnetic interaction achieves a volumetric interaction between each particle of the discrete insulator and with them. From that point on, the discrete insulator begins to perform its main function (effect) in the process of converting radiation energy into electrical energy, regardless of the type of radiation - α, β, or γ, generated by the radioactive source. This versatility of the process (effect) of conversion into the condenser system, i. the converter, from one type of energy to another, is due to the effect of the volumetric conversion of the discrete insulator into a super heterogeneous, charged, polarized, magnetoelectric, dipole and controllable (effect) system
66599 Bl всеки отделен кондензатор на преобразувателя. Полученият ефект на универсалност в преобразуването означава и универсалност (ефект) в избора на вида на радиоактивния източник, служещ за носител на радиационна енергия. Управляемостта на обемното трансформиране на дискретния изолатор в суперхетерогенна система е динамично (ефект) за всяка отделна частица от него. Тя едновременно се зарежда, поляризира и ориентира чрез завъртане в обемното междуелектродно пространство на кондензатора, където е проникнало комбинираното въздействие. Това рязко повишава коефициента на превръщане (КПД) от една енергия в друга (ефект) достигащ > 90%. За тази висока стойност на КПД помагат още два ефекта. Единият е способността на наноразмерния дискретен изолатор да акумулира голям брой електрически товари в единица обем, когато е облъчен с радиационно лъчение, а вторият ефект е, че по своята електрическа същност получаваната обемна, суперхетерогенна, заредена, поляризирана и управляема система, имаща наноразмерна структура, представлява система от последователно свързани и заредени плоски електрически кондензатори. Те запълват изолаторния обем на всеки предварително изграден кондензатор в преобразувателя. Такъв кондензатор, наречен магнитнодиполен суперхетерогенен, е управляем (ефект) както по отношение на зареждане с електрически товари, така и за извличане на натрупаната енергия от него. Реализира се (ефект) чрез промяна на коефициента на поляризация на дискретния изолатор, т.е. на електрическата му възприемчивост, зависеща функционално от интензитета и честотата на въздействащото магнитно поле. Друго предимство е, че може да се построи батерия, която да се зарежда с подаване към нея на външно напрежение. Това става при предварително поляризиран дискретен изолатор. Батерията се зарежда със своя максимален кондензаторен капацитет, включително и тези, получени в суперхетерогенната система.66599 Bl each separate converter capacitor. The resulting effect of versatility in transformation also means versatility (effect) in the choice of the type of radioactive source used as a carrier of radiation energy. The controllability of the volumetric transformation of the discrete isolator into a superheterogeneous system is dynamic (effect) for each individual particle of it. It is simultaneously charged, polarized, and oriented by rotating into the volumetric inter-electrode space of the capacitor where the combined effect has penetrated. This dramatically increases the conversion factor (efficiency) from one energy to another (effect) by> 90%. Two more effects help to achieve this high CPA value. One is the ability of the nanoscale discrete insulator to accumulate a large number of electrical loads per unit volume when irradiated, and the second effect is that by its electrical nature, the resulting bulk, superheterogeneous, charged, polarized and controllable nanoscale structure is a system of series-connected and charged flat electrical capacitors. They fill the insulator volume of each pre-built capacitor in the converter. Such a capacitor, called magnetically dipole superheterogene, is controllable (effect) both in terms of charging electric loads and in extracting the accumulated energy from it. (Effect) is realized by changing the polarization coefficient of the discrete isolator, i. of its electrical susceptibility, which depends functionally on the intensity and frequency of the impacting magnetic field. Another advantage is that a battery can be built that can be charged by supplying it to an external voltage. This is done with a pre-polarized discrete insulator. The battery is charged with its maximum capacitor capacity, including those obtained in the superheterogenic system.
Пояснение на приложените фигуриExplanation of the annexed figures
По-нататък в описанието е представено едно примерно изпълнение на метода и устройството за преобразуване на радиоактивна енергия в електрическа, като преобразувавателят е представен детайлно с помощта на придружаващите описанието чертежи, както следва:The following is an exemplary embodiment of the method and apparatus for converting radioactive energy into electrical energy, the converter being presented in detail by means of the accompanying drawings, as follows:
Фигура 1 представя устройството, реализиращо изобретението в общ вид и частични разрези.Figure 1 shows the device of the invention in general and partial sections.
Фигура 2 представя схематично в увеличен вид на дискретен изолатор, разположен между електродните плоскости на един кондензатор, трансформиран в суперхетерогенна, заредена, поляризирана и ориентирана система.Figure 2 schematically shows an enlarged view of a discrete insulator located between the electrode plates of a capacitor transformed into a super-heterogeneous, charged, polarized and oriented system.
Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention
Прякото преобразуване на радиационна енергия в електрическа, съгласно изобретението се извършва чрез последователно прилагане на магнитно и радиоактивно въздействие върху преобразувател на енергия, който се отличава с конструкция, която осигурява ефективното й преобразуване.The direct conversion of radiation energy into electrical energy according to the invention is carried out by the sequential application of a magnetic and radioactive effect on an energy converter, which is distinguished by a structure which ensures its efficient conversion.
Преобразувателят 1, както е показан на фиг. 1 и фиг. 2, се състои от корпус 2 с линейно клетъчно оформяне на вътрешното му пространство, представляващо обемна система от плоски електрически кондензатори 3, например 11 броя, с общ обем между електродните плоскости 220 cm3. Клетките са подредени линейно и последователно една до друга. Те имат еднакво напречно и надлъжно сечение, а дебелината им е много по-малка от дълбочината и ширината. Клетките са разделени помежду си чрез изолаторни стени 18, 19 с дебелина 3 mm. Върху стените 18, 19 са нанесени електродни метални диамагнитни плоскости 6, като нанасянето се извършва чрез прилагане на известен метод, например по плазмен спрей метод. Материалът, който се нанася, може да бъде мед, алуминий, молибден, волфрам и др., като дебелината на диамагнитните плоскости след полирането им е от 0,4 до 0,8 mm. В долния и горния край на изолаторните стени 18,19, по-специално от двете им страни е формиран сектор, който не е покрит от диамагнитен елемент.The converter 1 as shown in FIG. 1 and FIG. 2, consists of a housing 2 with a linear cellular shape in its inner space, representing a bulk system of flat electrical capacitors 3, for example 11 pieces, with a total volume between electrode plates 220 cm 3 . The cells are arranged in a linear and consecutive order. They have the same cross-section and longitudinal section, and their thickness is much smaller than the depth and width. The cells are separated by insulating walls 18, 19 with a thickness of 3 mm. Electrode metal diamagnetic panels 6 are applied to the walls 18, 19, and the application is carried out by applying a known method, for example by a plasma spray method. The material to be applied may be copper, aluminum, molybdenum, tungsten, etc., with a thickness of 0.4 to 0.8 mm after diamagnetic plates. At the lower and upper edges of the insulation walls 18, 19, in particular on both sides, a sector is formed which is not covered by a diamagnetic element.
Така подготвени и оформени, изолаторните стени 18, 19, са разположени в изолаторно дъно с оформени в него канали, а върху горната част на стените е разположена профилна рамка с канали. Разположените в корпуса 2 на изолаторното тяло кондензатори 3 са свързани посредством проводници 15. В полученото между електродните диамагнитни плоскости 6, на всеки от кондензаторите 3, в качеството на дискретенThus prepared and shaped, the insulating walls 18, 19 are arranged in an insulating bottom with grooves formed therein, and on the upper part of the walls there is a profile frame with channels. The capacitors 3 housed in the housing 2 of the insulator body are connected by means of conductors 15. In the discrete electromagnetic plate 6 obtained from each of the capacitors 3, as a discrete
66599 Bl изолатор 5 се помества композитен, прахообразен материал 4, с наноразмерни частици от 50 до 150 nm, притежаващ външна изолаторна зона, получена от силициев диоксид и вътрешна - от феромагнитни чисти - метали и сплави като желязо, никел, кобалт, магнетит и др., които могат да са покрити външно със злато. Изграденият по този начин преобразувател 1, представляващ линейна и обемна система от последователно наредени плоски електрически кондензатори 3 е разположен чрез вакуумно херметична връзка в защитен кожух 16, изработен също от метален диамагнитен материал, например от олово, с добавъчни примеси и е открит в горната плоскост 11 заедно с преобразувателя 1. В срещуположните и успоредните стени на защитния кожух на корпуса са оформени отвори 17, в които са поместени магнитните полюси 22 на електромагнит 8, разположен външно спрямо кожуха 16 и преобразувателя 1, като споменатите магнитни полюси 22 се допират с челата си към външната плоскост на изолаторните стени 18, а върху стъблата на електромагнитите са монтирани бобини 23, като по този начин се затваря механически магнитопровода на електромагнита 8 към магнитните полюси 22. Полюсите 22 преминават през страничните отвори 17 в кожуха 16 и се допират външно до крайните странични изолационни стени 18 на първата и последната клетка в преобразувателя 1. Магнитните полюси 22 са изпълнени с напречно сечение, което е еднакво или по-голямо от това на колекторите. Върху телата на полюсите 22 са поставени бобините 23, като полюсите 22 са затворени механически с магнитопровода на електромагнита 8. Бобините 23 са свързани последователно една на друга и към PID устройството, което е свързано към изводите 24.66599 Bl insulator 5 accommodates composite, powdery material 4, with nanosized particles from 50 to 150 nm, having an outer insulator zone made of silica and an internal ferromagnetic pure metal and alloys such as iron, nickel, cobalt, magnetite, etc. . which may be externally coated with gold. The converter 1 thus constructed, representing a linear and volumetric system of sequentially arranged flat electrical capacitors 3, is arranged by vacuum-tight connection in a protective housing 16, also made of metallic diamagnetic material, for example lead, with admixtures and found in the upper plane 11 together with the transducer 1. In the opposite and parallel walls of the protective housing of the housing, openings 17 are formed, in which are placed the magnetic poles 22 of the electromagnet 8, located externally to the housing 16 and 1, with said magnetic poles 22 touching their faces to the outer plane of the insulation walls 18, and coils 23 are mounted on the solenoid stems, thus closing the electromagnet magnet 8 electrically to the magnetic poles 22. through the side openings 17 in the housing 16 and contact externally the end side insulation walls 18 of the first and last cells in transducer 1. The magnetic poles 22 have a cross-section equal to or greater than that of olektorite. The coils 22 are mounted on the bodies of the poles 22 and the poles 22 are closed mechanically by the electromagnet magnet 8. The coils 23 are connected in series to each other and to the PID device which is connected to the terminals 24.
При поставянето в защитния кожух 16 се осигурява вътрешна електрическа връзка между колекторите и проводниците 15 и 24, към които е свързан консуматор 25, като кондензаторите могат да бъдат свързани последователно, паралелно или комбинирано спрямо колекторите.When installed in the protective housing 16, an internal electrical connection is provided between the collectors and the wires 15 and 24 to which the consumer 25 is connected, and the capacitors can be connected in series, in parallel or in combination with the collectors.
В пространството над преобразувателя 1 е разположен в защитна камера 20 сменяем радиоактивен източник 26, генериращ радиационно лъчение от α-, β- и γ-лъчи с малка, средна или голяма стойност на интензивност на създаваното радиационно поле. Защитната камера 20 е свър зана чрез вакуумно херметична връзка с горната плоскост на корпуса на защитния кожух 16. В него е поставен преобразувателят 1. Дъното 21 на камерата 20 е подвижно, което позволява да бъде управлявано дистанционно за целите на реализиране на режим на пропускане или прекратяване на радиационното лъчение от радиактивния източник 6 към преобразувателя 1. Подготвената за експлоатация батерия - акумулатор е свързана чрез проводниците 24 към консуматор 25, който може да представлява постояннотоков двигател, изискващ определено по стойност постоянно напрежение. Чрез PID устройството 9 се подбират необходимите параметри, осигуряващи поддържането на тези параметри.In the space above transducer 1 is housed in a security chamber 20 a replaceable radioactive source 26 that generates radiation from α-, β- and γ-rays with small, medium or high intensity values of the generated radiation field. The protection chamber 20 is connected by a vacuum-tight connection to the upper plane of the housing of the protective housing 16. It houses the converter 1. The bottom 21 of the chamber 20 is movable, which allows it to be controlled remotely for the purpose of implementing a leakage mode or cessation of radiation from the radiation source 6 to the transducer 1. The battery ready for operation is connected via wires 24 to a consumer 25, which may be a DC motor requiring a o a constant voltage value. The PID device 9 selects the necessary parameters to maintain these parameters.
Методът, съгласно изобретението се провежда в следната последователност: върху описания дотук преобразувател на енергия 1 се въздейства с магнитно поле 7, като за целта чрез външно захранване се подава напрежение на бобините 23 и покрита със стъкло плоскост 11.The method according to the invention is carried out in the following sequence: the energy converter 1 described above is acted upon by a magnetic field 7, by means of which external voltage is applied to the coils 23 and a glass plate 11.
Магнитните силови линии 12 на създаваното въздействащо магнитно поле 7 прониква в целия обем, доколкото магнитните линии се затварят между двата му полюса 22, в резултат на което при промяна на подаването напрежение към бобините 23 се наблюдава динамика и поляризационно ориентиране на дискретния изолатор 5 във всеки обем от кондензаторите. При изключване на външното захранване на бобините 23, дискретният изолатор 5 се деполяризира. След това бобините 23 се свързват последователно една към друга, както и към регулиращото устройство 9, респективно към изводите 24 от кондензаторите 3. Отваря се подвижното дъно 21 на камерата 20, при което батерията, образувана от кондензаторите на преобразувателя 1 започва да се зарежда с електрически товари от аа-, β- и γ-лъчи, а магнитното поле 7 чрез PID устройството 9 поддържа нужния му интензитет, т.е. напрежението към бобините 23. По този начин се регулира електрическата възприемчивост на дискретния изолатор 5 (коефициентът на поляризация) и постоянна стойност на подаваното напрежение към консуматора 25, в резултат на което отделните наноразмерни частици на материала 4 се преобразуват в магнитноелектрични диполи 10, представляващи обединен върху една наноразмерна частица магнитен и електричен двоен дипол. Наноразмерните частици на прахоThe magnetic force lines 12 of the generated impacting magnetic field 7 penetrate the entire volume, as long as the magnetic lines close between its two poles 22, as a result of which the voltage supply to the coils 23 changes, the dynamics and polarization orientation of the discrete insulator 5 are observed in each volume of capacitors. When the external power of the coils 23 is turned off, the discrete insulator 5 is depolarized. The coils 23 are then connected in series with each other as well as to the control unit 9 respectively to the terminals 24 of the capacitors 3. The movable bottom 21 of the chamber 20 is opened, whereby the battery formed by the capacitors of the converter 1 begins to be charged with electrical loads from aa-, β-, and γ-rays, and the magnetic field 7 through the PID device 9 maintains its required intensity, i.e. voltage to the coils 23. This regulates the electrical susceptibility of the discrete insulator 5 (polarization coefficient) and the constant value of the voltage applied to the consumer 25, whereby the individual nanoscale particles of the material 4 are converted into magneto-electric dipoles 10, which are unified on a nanoscale, a magnetic and electric double dipole. Nanosized powder particles
66599 Bl образния материал се зареждат (наелектризират, акумулират) с електрически товари от радиационното въздействие на α-, β- и γ-лъчи, при което се ориентират и поляризират по и върху магнитните силови линии 12 на въздействащото магнитно поле 7. При така описаните протичащи процеси в преобразувателя дискретният изолатор 5 се превръща във всеки плосък кондензатор в обемна, заредена с електрични товари, поляризирана, суперхетерогенна управляема система, а преобразувателят 1 - в управляем зареден суперхетерогенен обединен кондензатор (батерия, акумулатор), който се зарежда (акумулира) електрически товари от радиационното лъчение на α-, β- и γ-лъчи, генерирани от сменяем и управляем радиоактивен източник 26, а съответно се разрежда също управляемо чрез промяна на стойността на коефициента на поляризация на дискретния изолатор 5, т.е. на електрическата му възприемчивост, зависеща от стойността на интензитета на въздействащото магнитно поле 7, създавано от електромагнит 8 и феромагнитните свойства на частиците от изолатора 5. По този начин във всеки запълнен с дискретен изолатор 5 предварително изграден кондензатор на преобразувателя 1 се получава сумарна потенциално разлика върху електродните му плоскости 2, защото по своята електрическа същност, подредените, заредени и поляризирани наноразмерни магнитни листове 14 представляват последователно свързани с наноразмерна дебелина заредени плоски електрически кондензатори. Получената по този начин сумарна потенциална разлика се извежда към междинните електродни плоскости 2 на преобразувателя 1, чрез разположените в корпуса му проводници 15, а стойността на общата от всички кондензатори в преобразувателя обща сумарна потенциална разлика е изведена върху колекторите и се управлява чрез промяна на стойността на коефициента на поляризация на изолатора 5, т.е. на неговата електрична възприемчивост, която зависи функционално от интензитета на въздействащото магнитно поле 7 и феромагнитните свойства на изолатора 5.66599 B1-shaped material is charged (electrified, accumulated) by electrical loads from the radiation action of α-, β- and γ-rays, thereby orienting and polarizing along and on the magnetic force lines 12 of the influencing magnetic field 7. In the described manner current processes in the converter the discrete insulator 5 is converted into each flat capacitor into a volumetric, electrically charged, polarized, super-heterogeneous control system, and converter 1 into a controlled charged superheterogeneous condenser (battery, a battery) that charges (accumulates) electrical loads from the radiation of α-, β- and γ-rays generated from a changeable and controllable radioactive source 26, and is also diluted controllably by varying the value of the discrete polarization coefficient insulator 5, i. of its electrical susceptibility, which depends on the value of the intensity of the impacting magnetic field 7 created by the electromagnet 8 and the ferromagnetic properties of the particles of the insulator 5. Thus, in each filled discrete insulator 5 pre-built capacitor of the converter 1, a potential difference is obtained on its electrode planes 2, because, by their electrical nature, the ordered, charged and polarized nanoscale magnetic sheets 14 are sequentially connected to the nanoscale thickness loaded flat electrical capacitors. The total potential difference obtained in this way is output to the intermediate electrode plates 2 of the converter 1, through the conductors 15 in its housing, and the value of the total of all capacitors in the converter is the total total potential difference displayed on the collectors and is controlled by changing the value of the polarization coefficient of the insulator 5, i. of its electrical susceptibility, which depends functionally on the intensity of the impacting magnetic field 7 and the ferromagnetic properties of the insulator 5.
Claims (7)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG110821A BG66599B1 (en) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy |
| PCT/BG2011/000020 WO2012083392A1 (en) | 2010-12-21 | 2011-10-31 | Method and device for the direct conversion of radiation energy into electrical energy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG110821A BG66599B1 (en) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG110821A BG110821A (en) | 2011-07-29 |
| BG66599B1 true BG66599B1 (en) | 2017-08-31 |
Family
ID=45877080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG110821A BG66599B1 (en) | 2010-12-21 | 2010-12-21 | Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG66599B1 (en) |
| WO (1) | WO2012083392A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112863727B (en) * | 2020-12-24 | 2023-03-17 | 吉林大学 | Nuclear battery and method for providing electric energy |
| CN112750547A (en) * | 2021-01-29 | 2021-05-04 | 厦门大学 | Photovoltaic electrochemical radioisotope battery |
| CN114203330A (en) * | 2021-12-13 | 2022-03-18 | 中国核动力研究设计院 | Ultrathin nickel-63 radiation source and preparation method and application thereof |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1356096A1 (en) * | 1984-08-06 | 1987-11-30 | Научно-Исследовательский,Проектно-Конструкторский И Технологический Институт Комплектного Электропривода | Arrangement for protecting conductor from current overloads |
| RU2145129C1 (en) * | 1997-03-25 | 2000-01-27 | Яковлев Вадим Аврамович | Nuclear power cell |
| US6911716B2 (en) * | 2002-09-09 | 2005-06-28 | Lucent Technologies, Inc. | Bipolar transistors with vertical structures |
| FR2889371A1 (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-02 | Commissariat Energie Atomique | DEVICE FOR CONVERTING MECHANICAL ENERGY IN ELECTRIC ENERGY BY CYCLE OF ELECTRICAL LOADS AND DISCHARGES ON THE CONNECTORS OF A CAPACITOR |
-
2010
- 2010-12-21 BG BG110821A patent/BG66599B1/en unknown
-
2011
- 2011-10-31 WO PCT/BG2011/000020 patent/WO2012083392A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012083392A1 (en) | 2012-06-28 |
| BG110821A (en) | 2011-07-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bormashov et al. | High power density nuclear battery prototype based on diamond Schottky diodes | |
| US11798703B2 (en) | Radiation powered devices comprising diamond material and electrical power sources for radiation powered devices | |
| BG66599B1 (en) | Method and device for direct conversion of radiation energy into electric energy | |
| US9824785B1 (en) | Energy conversion with stacks of nanocapacitors | |
| CN107945901B (en) | Quantum dot beta volt battery | |
| Zhang et al. | Betavoltaic effect in titanium dioxide nanotube arrays under build-in potential difference | |
| US20180034043A1 (en) | Self-recharging direct conversion electrical energy storage device and method | |
| US10672564B2 (en) | Electret energy storage system | |
| US3824448A (en) | Contact potential generator system | |
| CN105023626B (en) | Magneto separate electronic type nuclear battery | |
| RU2660819C1 (en) | Method of manufacturing a super-capacitor electrode | |
| US20200227179A1 (en) | An Electricity Generator and a Method for Generating Electricity | |
| Popa-Simil et al. | Nano hetero nuclear fuel structure | |
| WO2019113842A1 (en) | Quantum dot betavoltaic battery | |
| US9721692B2 (en) | System and method for generating electricity from radioactive isotopes | |
| CN105321590B (en) | The nuclear battery of Magneto separate ionized gas electric charge | |
| CN110473647B (en) | Net-shaped supporting film source direct-charging isotope battery | |
| AU2011100705A4 (en) | Array Structures for Field-Assisted Positron Moderation | |
| Herb | Electrostatic accelerator development at Wisconsin | |
| Saurov et al. | Nanostructured current sources based on carbon nanotubes excited by β radiation | |
| EP4292103A1 (en) | Structured plasma cell energy converter for a nuclear reactor | |
| US20120261639A1 (en) | Structures for radiation detection and energy conversion using quantum dots | |
| Lee et al. | Honeycomb betavoltaic battery for space applications | |
| Korotcenkov et al. | PSi-Based Betavoltaics | |
| RU86784U1 (en) | ISOTOPIC DC GENERATOR |