Tidak dapat dipungkiri bahwa setiap dari kita sering menggunakan baterai dalam kehidupan sehari-hari dalam berbagai aplikasi, seperti menyalakan obor, bermain dengan mainan, menggunakan gadget tertentu, dan sebagainya. Tetapi baterai nuklir ini bukan baterai Anda yang biasa, ini agak berbeda dari mereka, jadi mari kita selami kedalamannya dan mencoba menjelajahi semua harta karun pengetahuan yang tersembunyi.
Apa itu baterai Nuklir?
Baterai nuklir adalah sejenis peralatan yang memanfaatkan semua energi dari isotop radioaktif yang meluruh dan menghasilkan listrik. Saya tahu bahwa sebuah pertanyaan mungkin muncul di benak Anda bahwa listrik juga dihasilkan oleh reaktor nuklir, jadi apa kemungkinan perbedaan antara kedua anugerah teknologi ini? Nah, jawabannya adalah baterai nuklir kita menghasilkan listrik tetapi tidak melibatkan reaksi berantai seperti yang terjadi pada reaktor nuklir.
Struktur Baterai Nuklir yang digunakan oleh NASA untuk misi SPACE
Jika dibandingkan dengan kebanyakan baterai lainnya, mereka umumnya sangat mahal tetapi jangan hanya menilai dari harganya, karena mereka memiliki serangkaian keunggulan yang ditawarkan. Salah satu keuntungan terbesarnya adalah mereka memiliki siklus hidup yang sangat panjang dan juga sangat tahan lama dan cocok untuk useran yang kasar dan berat, di mana semua baterai gagal bekerja. Mereka adalah pembangkit tenaga listrik dari Alat Pacu Jantung, peralatan Bawah Air, Pesawat Luar Angkasa dan Roket, dan juga stasiun luar angkasa yang terletak dari jarak jauh. Sekarang mari kita jelajahi isotop yang digunakan di dalamnya. Ia menggunakan radioisotop yang menghasilkan partikel beta energi yang sangat sedikit dan bahkan partikel alfa terkadang berfluktuasi energi. Hal ini terjadi karena partikel beta membatasi generasi radiasi Bremsstrahlung yang mengandung energi masif yang jika dikembangkan akan membutuhkan mekanisme pelindung super. Oleh karena itu, isotop yang umum digunakan di sini adalah- Nikel-63, Tritium, Technetium-99, Promethium-147, Curium-242, Plutonium-238, Strontium-90, dan Curium-244.
Untuk saat ini, Anda semua pasti sudah memahami pengertian dasar dan kegunaan baterai ini, oleh karena itu sudah saatnya kita terus mengeksplorasinya. Itu juga dikenal sebagai baterai Tritium, generator Radioisotop, dan baterai Atom. Meskipun ditemukan pada tahun 1913, ia mendapat perhatian yang layak pada tahun 1950-an, ketika menjadi sumber utama kekuatan pesawat ruang angkasa raksasa untuk melaksanakan semua misi luar angkasa. Kemudian juga membawa perubahan paradigma di bidang medis dan kesehatan serta semakin memperkokoh kakinya dalam segala misi yang berhubungan dengan luar angkasa.
Sekarang, izinkan saya menunjukkan kepada Anda struktur baterai yang kuat ini. Baterai nuklir terdiri dari konverter termal dan non-termal. Konverter non-termal dibagi lagi menjadi tiga kategori lagi, yaitu baterai pengisian langsung, baterai konversi langsung, dan baterai konversi tidak langsung. Selanjutnya, baterai pengisian langsung sekali lagi terdiri dari partikel alfa dan beta, dan baterai konversi langsung termasuk dioda sambungan pn, potensial kontak, dan elektron sekunder.
Teknik utama konversi dalam baterai nuklir terdiri dari dua jenis:
- THERMAL : Dalam jenis teknik ini, output daya adalah fungsi dari perbedaan suhu.
- NON-TERMAL: Dalam jenis teknik ini, keluaran daya bukan merupakan fungsi dari perbedaan suhu.
Konverter Termal
Metode konversi termal umumnya meliputi- Konverter termionik, generator termoelektrik radioisotop, sel termofotovoltaik, generator radioisotop Stirling dan konverter termal logam alkali ke listrik. Jadi, kita harus tahu beberapa detail singkat tentang mereka, ini dia:
Konverter termionik
Ini termasuk elektroda yang sangat panas yang melepaskan elektron melalui penghalang muatan ruang ke elektroda yang lebih dingin dan proses ini, pada gilirannya, menghasilkan output daya yang penting. Uap cesium menyediakan pasokan ion untuk menghilangkan muatan ruang elektron dan juga lebih meningkatkan fungsi kerja elektroda.
Generator termoelektrik radioisotop
Ini menggunakan termokopel, yang dibentuk dari dua kabel logam yang berbeda. Gradien tegangan dari satu ujung kawat ke ujung lainnya dibuat oleh gradien suhu.
Sel termofotovoltaik
Mereka mengikuti prinsip yang sama seperti sel fotovoltaik, tapi ya, ada satu pengecualian, yaitu fakta bahwa mereka mengubah cahaya inframerah, bukan cahaya tampak, yang dipancarkan oleh sumber yang sangat panas, menjadi listrik. Tidak hanya itu, tetapi mereka juga memiliki efisiensi yang sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan pasangan termoelektrik dan dapat dilapiskan pada pasangan termoelektrik, yang hanya menggandakan efisiensi.
Konverter Panas ke Listrik Alkali-logam
Ini kurang lebih merupakan sistem elektrokimia dan bekerja sesuai dengan elektrolit yang digunakan dalam baterai natrium belerang, natrium beta alumina. Efisiensinya kira-kira 20 persen.
Stirling RadioIsotop Generator
Hal ini didukung oleh perbedaan suhu yang dikembangkan oleh radioisotop. Perubahan baru telah mengarah pada pengembangan versi yang lebih efektif, yang disebut generator radioisotop Stirling Lanjutan.
Konverter Non-Termal
Metode ini mencakup generator pengisian langsung, Betavoltaik, Alfavoltaik, Optoelektronik, dan baterai atom elektromekanis Reciprocating. Sekarang, mari kita mempelajarinya dengan sedikit detail.
Generator pengisian langsung
Ini membanggakan kapasitor, dan arus partikel bermuatan dari lapisan radioaktif yang disimpan di salah satu elektroda mengisi kapasitor ini. Jarak di sini dapat berupa dielektrik atau vakum.
Betavoltaik
Mereka adalah generator arus listrik. Itu juga dapat dianggap sebagai jenis baterai yang menggunakan energi dari sumber radioaktif yang melepaskan partikel beta. Isotop hidrogen, Tritium, dll adalah beberapa contoh sumber umum. Ini menggunakan metode konversi non-termal dan menggunakan sambungan pn semikonduktor.
Alfavoltaik
Ini adalah alat yang menggunakan sambungan semikonduktor untuk membuat partikel listrik dari partikel alfa.
Optoelektronika
Contoh yang baik dari proses ini adalah partikel beta yang merangsang campuran excimer dan cahaya yang diinduksi akan membantu memberi daya pada fotosel.
Baterai atom elektromekanis bolak-balik
Itu membuat useran terbaik dari penumpukan muatan di antara dua pelat untuk menarik satu pelat yang dapat ditekuk ke arah pelat lainnya. Dan proses ini terus berlanjut, hingga kedua pelat bersentuhan, melepaskan, dan akhirnya menyamakan penumpukan elektrostatis, dan melompat kembali. Gerak relatif yang dihasilkan di antara dua pelat sekarang dapat digunakan untuk menghasilkan listrik dari generator linier atau dengan bantuan piezoelektrik pelenturan. Oleh karena itu, kita telah membahas secara singkat tentang baterai nuklir, jadi sekarang beri tahu kita semua tentang kelebihan dan kekurangannya:
Keuntungan
- Manfaat pertama dari baterai Nuklir adalah umurnya yang sangat besar.
- Alat pembangkit listrik yang sangat kasar dan tangguh, serta terpercaya.
- Sejumlah besar energi dapat dihasilkan.
- Limbah yang dihasilkan sangat sedikit.
- Menghasilkan sangat sedikit yang dapat menyebabkan efek rumah kaca.
- Bahan bakar yang digunakan di sini adalah limbah dari fisi nuklir.
- Kepadatan energinya tinggi.
Kekurangan
- Biaya awal cukup mahal.
- Kelemahan lain dari baterai Nuklir adalah metode konversi energi yang tidak terlalu maju atau yang didasarkan pada teknologi atau pola terbaru.
- Tidak terlalu populer untuk mendapatkan dukungan dan kepercayaan dari massa karena kata Nuklir yang menanamkan rasa takut dalam pikiran.
Jadi, ini semua untuk baterai Nuklir, saya sekarang akan mengakhiri artikel ini dengan mengatakan bahwa itu memang anugerah teknologi yang sangat indah bagi kita, dan itu telah membuat banyak impian kita menjadi kenyataan, dan saya berharap dan percaya itu akan terjadi. terus melakukannya di masa mendatang dengan kemajuan pesat.
Anda juga dapat melihat ulasan singkat tentang baterai Nuklir yang tersedia di situs web Standford.