สิ่งประดิษฐ์ใหม่ที่สามารถให้พลังงานได้ยาวนานหลายสิบปี
กลไกในการผลิตพลังงาน
แบตเตอรี่นิวเคลียร์ มักมีการใช้สับสนกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยใช้ความร้อนจากไอโซโทปรังสี (radioisotope thermoelectric generators, RTG) เนื่องจากต่างก็ผลิตไฟฟ้า โดยใช้พลังงานจากการสลายกัมมันตรังสี (radioactive decay) แต่มีวิธีการที่ต่างกัน
แบตเตอรี่นิวเคลียร์ใช้อนุภาคบีตา (บางครั้งใช้อนุภาคแอลฟา) ที่ปล่อยออกมาจากไอโซโทปรังสี ไปสะสมที่ขั้วไฟฟ้า (electrode) ทำให้มีประจุไฟฟ้า ไอโซโทปรังสีที่ปล่อยอนุภาคออกมาแล้ว ทำให้มีประจุตรงข้าม จึงเกิดความต่างศักย์และมีกระแสไฟฟ้าไหล
กลไกที่ใช้หลักการทำให้ขั้วไฟฟ้ามีประจุตรงข้ามกันนี้ มีลักษณะเดียวกับแบตเตอรี่ไฟฟ้า หรือตัวเก็บประจุที่ใช้อยู่ทั่วไป ต่างกันที่เปลี่ยนจากการใช้สารเคมี หรือพลังงานศักย์ มาใช้พลังงานนิวเคลียร์ แบตเตอรี่นิวเคลียร์ สามารถใช้ผลิตพลังงานได้ยาวนานกว่าแบตเตอรี่ปกติหลายสิบปี แต่ปัญหาของแบตเตอรี่นิวเคลียร์ อยู่ที่ระดับของกำลังไฟฟ้าที่ผลิตได้ อยู่ในระดับไมโครวัตต์ หรือนาโนวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร ของพื้นที่ขั้วไฟฟ้าเท่านั้น ขณะที่แบตเตอรี่ปกติ สามารถผลิตกำลังไฟฟ้าได้ ในระดับเป็นวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร หมายความว่า แบตเตอรี่นิวเคลียร์ที่ใช้พื้นที่ของขั้วไฟฟ้าที่ใหญ่ เป็นร้อยหรือเป็นพันเท่า ก็ยังให้กำลังไฟออกมา น้อยกว่าแบตเตอรี่ปกติมาก แบตเตอรี่นิวเคลียร์โดยทั่วไป มีประสิทธิภาพเพียง 0.1 5% และยังจำกัดการใช้อยู่ในงานวิจัยเท่านั้น
ไอโซโทปรังสีที่ใช้ผลิตไฟฟ้า
แบตเตอรี่นิวเคลียร์ใช้ไอโซโทปรังสีที่ให้อนุภาคบีตาพลังงานต่ำ หรืออนุภาคแอลฟา การใช้อนุภาคบีตาพลังงานต่ำเนื่องจากอนุภาคบีตาพลังงานสูงสามารถทำปฏิกิริยากับโลหะ แล้วทำให้เกิดรังสีเบรมส์ชตราลุง (bremsstrahlung) ซึ่งอาจทำให้ต้องเพิ่มวัสดุกำบังรังสีเข้าไปในอุปกรณ์ ไอโซโทปรังสีที่มีการทดลองใช้ ได้แก่ ทริเทียม (tritium) นิกเกิล-63 (nickel-63) โพรมีเทียม-147 (promethium-147) เทคนีเชียม-99(technetium-99) และ พลูโทเนียม-238 (plutonium-238)
แบตเตอรี่นิวเคลียร์แบบใช้พลังงานกลและพลังงานไฟฟ้า (electromechanical batteries)
แบตเตอรี่เครื่องกลไฟฟ้าเชิงอะตอม (electromechanical atomic batteries) ใช้การเพิ่มประจุระหว่างขั้วไฟฟ้า 2 แผ่น เพื่อให้เกิดการดึงกันจนกระทั่งขั้วไฟฟ้าทั้ง 2 แผ่นสัมผัสกัน จึงเกิดการปล่อยประจุไฟฟ้า (discharge) และทำให้ศักย์ไฟฟ้าเท่ากัน ขั้วไฟฟ้าจึงกลับแยกออกจากกัน การเคลื่อนที่ทางกล สามารถทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านแผ่นไพอิโซอิเล็กทริก (piezoelectric) หรือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเชิงเส้น (linear generator) ซึ่งสามารถผลิตไฟฟ้าได้ในระดับมิลลิวัตต์เป็นพัลส์ทุก ๆ นาทีหรือวินาทีขึ้นกับอัตราการประจุ
แบตเตอรี่นิวเคลียร์แบบที่ใช้พลังงานจากแสงและไฟฟ้า (optoelectric batteries)
แบตเตอรี่นิวเคลียร์แบบนี้ ได้เคยถูกเสนอมาแล้วโดยนักวิจัยจากสถาบัน Kurchatov กรุงมอสโคว์ โดยใช้ไอโซโทปที่ให้รังสีบีตา เช่น Technetium-99 ให้ไปกระตุ้นสารผสม excimer mixture ทำให้เกิดแสงไปกระตุ้นโฟโตเซลล์ (photocell) แบตเตอรี่แบบนี้จะประกอบด้วย excimer mixture ซึ่งเป็นส่วนผสมของแก๊สอาร์กอนกับซีนอน (argon/xenon) ในหลอดความดันสูงที่มีกระจกอยู่ด้านใน
แบตเตอรี่นิวเคลียร์แบบที่ใช้พลังงานจากรังสีบีตา (betavoltaics)
ในเดือนพฤษภาคม ปี 2005 มีนักวิจัยกลุ่มหนึ่งจากมหาวิทยาลัย Rochester และมหาวิทยาลัย Toronto ได้ประกาศ (ในเวบไซต์ http://www.msnbc.msn.com/id/7843868/) ว่า ได้ประดิษฐ์แบตเตอรี่ขนาดเล็ก ที่ได้พลังงานจากอนุภาคบีตา จากการสลายกัมมันตรังสีของทริเทียม อุปกรณ์นี้เหมาะสำหรับการใช้ในเครื่องกระตุ้นการทำงานของหัวใจ หรือเครื่องใช้ที่ต้องการกำลังไฟต่ำ อุปกรณ์ชิ้นนี้จะรวบรวมพลังงานจากอนุภาคบีตาที่เคลื่อนที่ผ่านซิลิคอนไดโอด คล้ายกับเซลล์โฟโตวอลเทอิก (photovoltaic cells) เทคนิคนี้ เรียกว่าบีตาวอลเทอิก (betavoltaics) ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและกำลังที่ผลิตได้ของแบตเตอรี่นิวเคลียร์ |
