Kjernefysisk batteri

Et kjernefysisk batteri, atombatteri, radioisotopbatteri eller radioisotopgenerator er en enhet som bruker energi fra omdanningen av en radionuklide for å generere elektrisitet. I likhet med atomreaktorer genererer de elektrisitet fra atomenergi, men skiller seg ut ved at de ikke bruker en kjedereaksjon. Selv om de ofte kalles batterier, er de teknisk sett ikke elektrokjemiske og kan ikke lades eller lades. De er svært kostbare, men har ekstremt lang levetid og høy energitetthet, og derfor brukes de vanligvis som strømkilder for utstyr som må fungere uten tilsyn over lengre perioder, som romfartøy, pacemakere, undervannssystemer og automatiserte vitenskapelige forskningsstasjoner i fjerntliggende deler av verden.

Henry Moseley demonstrerte i 1913 en strøm generert av ladede partikkelstrålinger. Feltet fikk betydelig dyptgående forskningsoppmerksomhet for applikasjoner som krever strøm i land tid for romfart i løpet av 1950- og 1960-årene. I 1954 forsket RCA på et lite atombatteri for små radiomottakere og høreapparater. Siden RCAs første forskning og utvikling på begynnelsen av 1950-tallet har mange typer og metoder blitt designet for å utvinne elektrisk energi fra kjernefysiske kilder. De vitenskapelige prinsippene er velkjente, men moderne teknologi i nanoskala og nye halvledere med brede båndgap har skapt nye enheter og interessante materialegenskaper som ikke tidligere var tilgjengelige.

Atombatterier kan klassifiseres av energiovergang teknologi i to hovedgrupper: termiske omformere og ikke-termiske omformere. De termiske typene omdanner noe av varmen som genereres av atomnedbrytningen til elektrisitet. Det mest bemerkelsesverdige eksemplet er en radioisotopgenerator (RTG), ofte brukt i romfartøy. De ikke-termiske omformerne trekker ut energi direkte fra den utsendte strålingen, før den brytes ned til varme. De er lettere å miniatyrisere og krever ikke en termisk gradient for å fungere, så de er egnet for bruk i småskala applikasjoner. Det mest bemerkelsesverdige eksemplet er den betavoltaiske cellen.

Atombatterier har vanligvis en effektivitet på 0,1–5 %. Høyeffektive betavoltaiske enheter kan nå 6–8 % effektivitet.