ИСТИНА

Проект нацелен на разработку новых компактных источников электроэнергии с использованием радионуклидов и полупроводниковых преобразователей.

For microelectromechanical systems and semiconductor devices of a new generation (special and national economy purpose), miniature sources of electrical power are needed, which operate for a long time and have small dimensions. Research and development in this direction have great scientific and practical significance. The well-known advantages of energy sources based on radioisotopes (radionuclides) are a long period of continuous work (from 0,5 to 50 years and more, depending on the choice of radionuclide), small weight dimensions, wide temperature range and high reliability. That is why the creation of new radiation-stimulated energy sources with increased energy intensity represents an actual problem in a number of breakthrough scientific and technical areas. The project is aimed at developing new domestic autonomous sources of energy - beta-voltaic semiconductor batteries based on radionuclides. Beta-voltaic effect is an analogue of the photoelectric effect with the difference, that the formation of electron-hole pairs in a semiconductor with p-n transfer occurs under the influence of beta particles, rather than light radiation. In this direction, the most promising are autonomous current sources, whose operation is based on direct conversion of the beta decay energy into electrical energy using the p-n transfer of a semiconductor diode. On this basis it is also possible to create a hybrid current source with charge accumulation elements (battery), time of continuous operation of which depends, in the main, on the half-life of the radionuclide used. In terms of mass and volume energy consumption, the beta decay of radionuclides is second only to the fission of uranium and plutonium nuclei, but exceeds chemical sources (lithium-ion batteries, salt and alkaline batteries, fuel cells, etc.) in dozens and hundreds of thousands of times. In this regard, the simulation and experimental studies of the beta-voltaic effect with subsequent verification are an important and urgent scientific and technical task, the solution of which will allow creating highly effective multipurpose sources of autonomous power supply, based on new physical principles. The project will search for non-traditional solutions in related fields of physics and chemistry related to the creation of new composite structures (materials) for beta-voltaic semiconductor converters and increase of their efficiency.

Отработка методики нанесения расчетного количества сплавов на основе титана, ванадия, циркония на кремниевую матрицу оптимизированной конфигурации. Для полученных элементов исследовать процесс насыщения протием и подобрать оптимальные параметры реакции и концентрации водорода. Исследование и разработка способов достижения оптимальной величины удельной энергоёмкости базового бета-преобразователя.

Основные исполнители проекта - специалисты Химфака МГУ, ОИВТ РАН и НПП "БИАПОС" имеют большой опыт работы по проблемам прямого преобразования различных видов энергии. Поскольку данный проект носит комплексный характер и выполняется на стыке целого ряда научных направлений (радиохимия, физика, материаловедение, полупроводниковая техника, электротехника и др.), то привлечение научных специалистов различного профиля является необходимым условием успешного выполнения проекта.

Для полученных модифицированных кремниевых пластин был исследован процесс насыщения их тритием и подобраны оптимальные параметры реакции. Образцы кремниевых пластинок с нанесенным слоем титана помещали в реакционный сосуд с фиксированным объемом. Удаляли воздух до остаточного давления 10-5 Тор. Обработанные атомарным водородом пластинки подвергали анализу. В результате проведенных экспериментов оказалось, что основная масса водорода связывается на поверхности пластины титана в первые 5 мин после начала обработки.