Radionuklidbatterie mit 1 Watt Leistung und 50 Jahren Laufzeit von chines. Hersteller angekündigt

Dazu gibt noch eine Einschätzung von einem Experten Bundesamt für Strahlenschutz zum Einsatz von Radionuklidbatterien in Deutschland

Zur Dauerleistung, die 1W Version soll durch einen Kondensator nur kurzzeitig in der Lage sein, eine höhere Leistung abzugeben. Für eine Drohne eher schlecht. Am ehesten könnte das für Sensoren sinnvoll sein - wenn keine andere Energieversorgung möglich ist. Vielleicht für Messungen in Gletschern über Jahrzehnte (Funk ist da natürlich auch problematisch, aber die Dämpfung zumindest wesentlich geringer als in Wasser, genaue Zeitsteuerung und ein Mesh Netzwerk könnten Ansätze sein).

Ich finde das für meine Inselsolaranlagen in Hütte und Wohnwagen spannend. 5-10 W Dauerleistung zum Batterie frisch halten und als 24/7 Grundlastversorgung wären gerade für den Winter schon sexy. Da alles auf 12V läuft wäre z.B. Licht aus LEDs kein Thema mehr. So wären Handy laden und Licht auf jeden Fall immer drinnen und 4 Stunden Ohne Verbraucher wären immerhin eine Stunde Sattelitenfernsehen um Nachrichten zu bekommen oder alternativ 2 Stunden CB Funk.

Radionukleidbatterien gibt es schon lange in de Raumfahrt / (Militär-)Satelliten und Raumsonden. In Russland wurden Leuchttürme in abgelegenen Gegenden damit ausgestattet (Größere Versionen).

Bei dem Thema Leuchttüme in Russland gab es eine ziemliche Sauerei, die offensichtlich mit internationaler Hilfe (z.T.) eingesammelt wurden da die Russen das Zeug einfach rumstehen liessen....

Die Satelliten kommen irgendwann wieder runter und verglühen in der Atmosphäre, so wird das alles (Radionukleid) sehr schön gleichmäßig in der Atmosphäre verteilt....

Wenn die Dinge "in Klein" jetzt noch in die elektronischen Spielzeuge kommen, haben wir eine recht nahe Exposition unserer Körper und nach einer gewissen Zeit Radioaktivität in unseren Müllhalden....

Es lebe der Fortschritt und die Erhöhung der Krebsraten

Kopfschütteln, Udo

wie der Vorredner sagt: Die Dinger samt ihren Nachteilen sind schon lange erfunden und leider auch verwendet. Bekanntlich ist Dummheit unendlich, aber diese Idee mischt ganz vorne mit.

Auf die Idee kann nur kommen, wer nur am positiven technisch machbaren Effekt Interesse hat und alles andere ignoriert.

Verlockend ist erstmals, sowas mit Isotopen wie Sr-90 zu betreiben, was eine Halbwertszeit von etwa 30 Jahren hat, oder Ni-63 mit einer HWZ von 100 Jahren.

Wenn so eine Batterie eine Laufzeit von 50 Jahren hat, dann bedeutet das, dass nachher die Nennleistung unterschritten wird, weil die Zerfallswärme zu klein geworden ist, um das Peltier-Element weiterhin so stark zu erwärmen, dass die Nennleistung rauskommt. Es ist aber noch genug davon da, um die Batterie noch für einige Jahrhunderte zu radioaktivem Sondermüll zu machen.

So etwas in Drohnen oder anderen Konsumartikeln zu verwenden, ist einfach nur dumm. Damit werden die Dinger unkontrolliert in die Umwelt gebracht.

Übrigens, nicht nur die Russen haben Probleme mit ihrem radioaktiven Kram; auch die Amis haben schon Atombomben verloren.

Vorschriften helfen da gar nichts, nach Murphys Law passiert irgendwann jeder denkbare Unsinn. Würde mich beispielsweise nicht wundern, wenn jemand auf die Idee käme, die Teile als Hosentaschenwärmer zu verwenden, und aus Sparsamkeitsgründen kann man sie ja zersägen, weil die Teilstücke immer noch heizen.

Beispiele:

Radiologischer Unfall von Lia – Wikipedia

de.wikipedia.org

oder hier die Infoseite vom Bundesamt für Strahlenschutz (Abschnitte Transportunfall, herrenlose Strahlenquellen, Absturz von Satelliten mit radiokativem inventar

Zitat von jp10686

Würde mich beispielsweise nicht wundern, wenn jemand auf die Idee käme, die Teile als Hosentaschenwärmer zu verwenden, und aus Sparsamkeitsgründen kann man sie ja zersägen, weil die Teilstücke immer noch heizen.

Hätte dann immerhin den Vorteil das der sich danach nicht mehr vermehrt.

Nach der Logik könnte man auch den Inhalt der Asse als Souvenirs verkaufen.

Der Gedanke, bei den vielen kleinen Helferlein, die man heute mit einer Batterie betreibt, einfach so eigenen kleinen Strahlemann einzusetzen, ist schon verlockend. Stellt euch vor, eine Stirnlampe die immer funktioniert, die Batterie hält 50 Jahre, das ist länger als das Gehäuse hält. Taschenlampen, Armbanduhr, Herzschrittmacher...

Wie viel Strahlung kommt da raus?

Ok, soweit ich das gelesen habe werden da keine Peltie-Elemente verwendet, sondern die Betastrahlung wird an einem PN-Übergang direkt in Strom umgewandelt, ähnlich wie bei Photovoltaik, deshalb nennt man die Technik auch Betavoltaik. Da Nickel-63 ein betastrahler ist ,ist auch der Aufwand zur Abschirmung bekannt. Ich habe aber noch nicht rausgefunden ob bei der Umwandlung die Strahlung absorbiert wird und deshalb die Abschirmung geringer ausfallen darf.

Das Grundproblem ist: Radioaktive Stoffe sollen nicht in die Umwelt gelangen. Die Verpackung von Radionukliden in kleine Einheiten und Verwendung in Massenartikeln ist jedoch eine gute Methode, genau dies zu erreichen.

"Der Gedanke, bei den vielen kleinen Helferlein, die man heute mit einer Batterie betreibt, einfach so eigenen kleinen Strahlemann einzusetzen, ist schon verlockend."

Genau diese Vision gabs in den 1950er Jahren, jedes Auto fährt mit einem kleinen Uranreaktor und man muss nie mehr tanken. Dazu gabs in der PopularMechanics sogar ein Titelbild mit amerikanischen Haifischflossenautos. Zum Glück ist uns das erspart geblieben.

"Stellt euch vor, eine Stirnlampe die immer funktioniert, die Batterie hält 50 Jahre, das ist länger als das Gehäuse hält. Taschenlampen, Armbanduhr"

... und nach spätenstens 3 Jahren ist der Kram wegen schlechter Treiber oder Gehäuse oder Schalter kaputt. Na ja, ausschalten braucht man sie ja nicht zu können, spart man wieder 17 Cent pro Stück.

Bei Modeartikeln wie Uhren wird das meiste aus Langeweile fortgeworfen und man kann es haufenweise auf Trödelmärkten oder als Hiterlassenschaft bei Hausräumungen sehen. Toll, wenn da auch noch radioaktive Batterien drin sind.

Oder Rückrufe, weil der Hersteller herausgefunden hat, dass nach 7 oder 18 Jahren das Batteriegehäuse zerbröselt. Oder keine Rückrufe, obwohl nach 7 oder 18 Jahren das Batteriegehäuse zerbröselt.

Oder der Kram wird in Indien oder Afrika auf offenem Feuer mit anderem E-Schrott verbrannt, um Rohstoffe rauszuholen.

Das alles wird unweigerlich passieren, deshalb bitte nicht.

Performance evaluation of Ni-63 betavoltaic battery|INIS (iaea.org)

"...The radioactivity of fabricated Ni-63 foil is about 37.37 mCi/cm2. It was placed onto the Si-based semiconductor, and then short circuit current (Isc) and open circuit voltage (Voc) were measured. The output power density was 2.62 nW/cm2...."

2,62 Nano-Watt!

Nach Dreisatz braucht man für eine Ni-63 Batterie mit 1W el. Leistung dann einen Strahler mit 14.600 Ci oder 563.000 Bq

Es ist für mich nicht vorstellbar, dass man sowas unverdünnt in Deutschland als Privatperson besitzen darf. *) Des weitere wäre die Wärmeentwicklung spannend. Was nutzt das Ding in vielen Anwendungen, wenn es heiß wie ne Herdplatte wird?

Ni-63 ist attraktiv, da es ein 100,000%-iger schwacher(!) Betastrahler ist und beim Zerfall zu 100,000% ausschließlich stabiles und festes Cu-63 übrig bleibt und nicht ein Molekül Gas.

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*) Freigrenze für Ni-63 liegt wohl bei erstaunlich hohen 10.000 Bq. das würde für eine 0,02W Batterie reichen

Überarbeitung der Strahlenschutzverordnung bzgl. der Regelungen zur Freigabe künstlicher radioaktiver Stoffe zur Umsetzung der neuen Euratom-Grundnormen in deutsches Recht – Konzept zur Umsetzung │ Bericht zu AP1 (Endfassung) (bfs.de)

Hast du bessere Zahlen?

Abwärme ist ne Wirkungsgradfrage. Wenn der bei 10% läge (bei Pu Radionuklidbatterien mit Seebeck Elementen sind es eher 1%) entstünde bei 1W dann 9W Abwärme. Auf die kleinen Oberfläche würde das Ding in der Luft dann ein paar hundert Grad heiß werden.

Herzschrittmacher dürften el Leistungen im Milli- oder Microwattbereich haben, vermute ich mal und die Wärmeabfuhr erfolgt über Gewebe bzw. Blut.

Zitat von tomduly

Nochmal: die Betavoltaik-Elemente brauchen keine Wärme, sie brauchen Betastrahlung, die sie direkt in Elektronenfluss umwandeln, ähnlich wie Solarzellen,

Ich verstehe das Prinzip.

Dennoch gilt wie für jeden x-beliebigen Prozess, dass nicht genutzte Energie nun mal zu Anergie wird und das ist nun mal (Ab-)Wärme.

Völlig egal, ob für den Prozess selbst Wärme nötig ist oder nicht. Beispiel: Auch ein e-Motor wird durch diverse Wirkungsgradverluste heiß, obwohl keine Wärme für den Prozess erforderlich ist. Auch Solarzellen werden heiß.

(Entropie lassen wir in der Betrachtung mal außen vor, das ist hier irrelevant)

Auch wenn die Dinger nicht wegen Zerfallswärme funktionieren, ändert sich an meinen Feststelliungen nichts: Zwischen Unbrauchbarkeit für den Zweck und Zerfall bis unterhalb der Problemgrenze liegen einige zehn Halbwertszeiten, während denen man auf den Kram aufpassen muss.

Entropie ist schon relevant, denn die Tatsache, dass sich das alles freiwillig immer mehr in der Umwelt verteilt, ist letztlich auf das Entropieprinzip zurückzuführen.

Mein Vorbild für robuste Anwendungen mit kleiner Leistung sind immer noch so allgegenwärtige Tiere wie Insekten:

Praktisch keine Standby- Verluste, Leistungssteigerungen von mehreren Zehnerpotenzen in Sekundenbruchteilen abrufbar,

alles skalierbar,

alles restlos abbaubar,

Treibstoff ist primär Glucose, sekundär alles was sich chemisch in Zucker oder Protein verwandeln lässt.