检索结果-内蒙古大学图书馆

中国科学：技术科学 2012年第4期42卷 655-661页

作者：汤晓斌丁丁刘云鹏陈达南京航空航天大学材料科学与技术学院核科学与工程系南京210016

目前国内外研究的各类微能源中,β辐射伏特效应同位素电池因能量密度高、寿命长、输出性能稳定等优点在许多领域具有广泛的应用前景.本文从辐射伏特效应的基本原理出发,通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程,得... 详细信息

目前国内外研究的各类微能源中,β辐射伏特效应同位素电池因能量密度高、寿命长、输出性能稳定等优点在许多领域具有广泛的应用前景.本文从辐射伏特效应的基本原理出发,通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程,得出了辐生电流、开路电压等性能参数的计算公式,探讨了少子扩散长度、掺杂浓度、结深等对性能的影响,并提出了采用硅基63Ni源的同位素电池的最佳设计参数:63Ni源质量厚度为1mg/cm2,单晶硅半导体P区掺杂浓度为1×1019cm?3,N区掺杂浓度为3.16×1016cm?3,结面积为1cm2,结深为0.3?m,总厚度不超过160?m.得到的短路电流、开路电压、最大输出功率及转化率分别为:573.3nA,0.253V,99.85nW,4.94%.为低功率场所,如微型机电系统、心脏起搏器等所需的微能源提供参数依据.

关键词：辐射伏特效应半导体材料同位素电池

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基于cosRMC的同位素电池屏蔽计算研究

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原子能科学技术 2024年第3期58卷 622-629页

作者：王益祺刘仕倡靳程建李锐孙宁延韩毅张显陈义学华北电力大学核科学与工程学院北京102206 中国辐射防护研究院山西太原030006 辐射安全与防护山西省重点实验室山西太原030006

热电式同位素电池系统作为一种新型能源系统,在深空、深海探测任务中有广泛应用。钛酸锶热源中的放射性同位素90 Sr和90 Y会发射β射线,β射线与物质作用产生韧致辐射,韧致辐射具有很强的穿透力,需要为热源安装屏蔽层,以降低辐射剂量。... 详细信息

热电式同位素电池系统作为一种新型能源系统,在深空、深海探测任务中有广泛应用。钛酸锶热源中的放射性同位素90 Sr和90 Y会发射β射线,β射线与物质作用产生韧致辐射,韧致辐射具有很强的穿透力,需要为热源安装屏蔽层,以降低辐射剂量。当屏蔽层厚度超过一定值后,蒙特卡罗方法计算结果的统计误差显著增大,采用减方差技术可以提高热电式同位素电池屏蔽计算的准确性。同时,直接电子输运模拟耗时很长,可以通过厚靶韧致辐射模型处理电子产生的光子,从而提高计算效率。本文开展了cosRMC程序的减方差技术和厚靶韧致辐射模型在同位素电池屏蔽计算中的应用研究与验证,基于美国SNAP-21结构的设计方案,采用cosRMC程序对同位素电池进行了精细建模,通过改变外屏蔽层厚度分析其对表面剂量率的影响,并与MCNP结果进行比较。结果表明,在电池径向和轴向使用不同厚度的屏蔽层,cosRMC与MCNP计算的贫铀屏蔽层表面的剂量率的相对误差在±3σ区间内符合良好。采用栅元重要性减方差后,两程序统计误差均减小,且在电池径向5 cm处和轴向4 cm处,结果在±3σ区间内符合良好,进一步验证了cosRMC程序进行热电式同位素电池屏蔽计算的准确性。

关键词：同位素电池屏蔽计算 MCNP cosRMC 减方差

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用于同位素电池的储能复合电极的可行性研究

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原子能科学技术 2018年第1期52卷 175-180页

作者：李鑫王关全杨玉青魏洪源林黎蔚任丁四川大学原子核科学技术研究所教育部辐射物理和技术重点实验室四川成都610065 中国工程物理研究院核物理与化学研究所四川绵阳621900

借鉴太阳能电池Ti/Pd/Ag复合电极的设计方案,将其优化设计为Ti/Pd/Au复合电极并加载氚源,以此验证同位素源与换能器件整合的可行性。在N型单晶硅基体上制备电极,为研究氚在电极中的行为,用氘气模拟氚气对电极进行同位素加载,采用XRD、SE... 详细信息

借鉴太阳能电池Ti/Pd/Ag复合电极的设计方案,将其优化设计为Ti/Pd/Au复合电极并加载氚源,以此验证同位素源与换能器件整合的可行性。在N型单晶硅基体上制备电极,为研究氚在电极中的行为,用氘气模拟氚气对电极进行同位素加载,采用XRD、SEM和四探针研究复合电极的储氚性能、微结构、电学性能等的变化。结果表明:复合电极能吸附氘并生成TiD_x(x≤2),具备一定的储氚性能;在Ti与Si界面处出现了TiSi_2相,表明膜基间发生了合金化,这提高了复合电极与硅基体的结合强度,同时降低了接触电阻;10^(-4)Ω·cm量级的表面电阻率基本可满足对电极导电性能的要求。由此可见,Ti/Pd/Au复合电极应用于伏特效应同位素电池是可行的。

关键词：同位素电池 Ti/Pd/Au复合电极储氚

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同位素电池研发与应用进展

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核科学与工程 2024年第1期44卷 224-232页

作者：汪进魏世平金鸣李春京马智欣王伟李亚洲王芳洒荣园闫少健胡源吴宜灿凤麟核团队中子科学国际研究院山东青岛266041 山东省中子科学技术重点实验室山东青岛266199 中国科学技术大学安徽合肥230026

放射性同位素电池因其在特定应用领域具有不可替代性和巨大的战略意义,而受到世界先进国家政府、学术界与工业界的广泛关注。本文首先介绍了同位素电池的应用现状,然后从同位素电池研发历史、最新进展和技术瓶颈等方面介绍了同位素电池... 详细信息

放射性同位素电池因其在特定应用领域具有不可替代性和巨大的战略意义,而受到世界先进国家政府、学术界与工业界的广泛关注。本文首先介绍了同位素电池的应用现状,然后从同位素电池研发历史、最新进展和技术瓶颈等方面介绍了同位素电池研究进展,最后讨论了同位素电池未来重点研发方向并对我国同位素电池发展提出现实可行的建议,以期望实现我国同位素电池技术快速超车和到达世界一流水平。

关键词：同位素电池温差发电辐射伏特效应

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同位素电池发电机制的研究与发展

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同位素 1996年第1期9卷 41-46页

作者：王铁山张保国中国科学院近代物理所

回顾了国内外同位素电池的发展历史和目前的研究动态，重点介绍了各种核衰变能发电机制，并报告了所取得的理论和实验进展。此外还展望了同位素电池的发展前景和方向。

关键词：同位素电池衰变能发电机制

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辐射伏特效应同位素电池换能单元的初步设计

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核技术 2010年第3期33卷 197-200页

作者：杨玉青王关全胡睿高晖刘业兵张华明罗顺忠中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621900

初步设计制作3种辐射伏特效应同位素电池换能单元,测试其在固态63Ni源和3H源辐照下的输出电特性,对输出电特性进行数学解析模型分析并提出进一步改进设计的思路。结果表明,设计的换能单元在发射高能α同位素作用下,性能快速急剧退化;在2... 详细信息

初步设计制作3种辐射伏特效应同位素电池换能单元,测试其在固态63Ni源和3H源辐照下的输出电特性,对输出电特性进行数学解析模型分析并提出进一步改进设计的思路。结果表明,设计的换能单元在发射高能α同位素作用下,性能快速急剧退化;在2.96×108Bq的63Ni源辐照下,获得最大短路电流为28.4nA,最大开路电压为0.267V;在约5.09×109Bq的3H源辐照下,获得最大短路电流为62.8nA,最大开路电压为0.260V。当前换能单元参数还需进一步优化。

关键词：辐射伏特效应同位素电池换能单元初步设计

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金刚石辐射伏特效应同位素电池器件研究进展

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人工晶体学报 2022年第5期51卷 801-813页

作者：刘本建张森郝晓斌文东岳赵继文王伟华刘康曹文鑫代兵杨磊韩杰才朱嘉琦特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨 150001 哈尔滨工业大学分析测试中心哈尔滨 150001 特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨 150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨 150001

微机电系统、深空、深海探测任务等对于长效、便携电源提出了更高的要求.同位素电池由于其能量密度高、功率输出稳定,可以在高低温、无太阳光照等极端环境下持续不断地为月球车、海底探测器等提供能量.作为同位素电池中的主要类型,辐射... 详细信息

微机电系统、深空、深海探测任务等对于长效、便携电源提出了更高的要求.同位素电池由于其能量密度高、功率输出稳定,可以在高低温、无太阳光照等极端环境下持续不断地为月球车、海底探测器等提供能量.作为同位素电池中的主要类型,辐射伏特效应同位素电池由于其理论能量转换效率高、易于微型化被广泛研究,并已经成功应用于心脏起搏器.宽禁带的半导体换能结器件制作的同位素电池能够获得更高的能量转换效率.宽禁带半导体中的代表金刚石具有5.5 eV的禁带宽度与耐辐射的特性,使其成为制作辐射伏特效应同位素电池换能结器件的最佳选择.随着化学气相沉积技术的发展,金刚石晶体的外延技术突飞猛进,为金刚石半导体器件的发展打下了材料基础.本文对比了常见的同位素电池换能结用半导体材料和辐射源材料的特性,介绍了辐射伏特效应的基本原理,接着对辐射伏特效应同位素电池的关键参数进行了分析,并汇总了有关金刚石辐射伏特效应同位素电池研究的文献,通过各个参数,如开路电压、转换效率等的对比,指出了目前金刚石同位素电池发展的状态与存在的问题.通过分析金刚石与其他n型半导体材料组成的异质pn结目前的性能与应用情况,给出了基于金刚石异质pn结的高性能同位素电池的结构设计,并进行了总结与展望.

关键词：同位素电池辐射伏特效应金刚石肖特基器件开路电压半导体换能结转换效率

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同位素电池储能系统关键材料研究及电路仿真设计

同位素电池储能系统关键材料研究及电路仿真设计

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作者：周伟哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

近些年海洋监测设备在海洋资源的开发利用领域受到高度重视,但该类设备常用供能电源无法在深远海等环境条件下长时间工作,极大限制了其广泛应用。放射性同位素电池可将原子核放射产生的能量直接转化为电能,在恶劣环境下可稳定工作数十... 详细信息

近些年海洋监测设备在海洋资源的开发利用领域受到高度重视,但该类设备常用供能电源无法在深远海等环境条件下长时间工作,极大限制了其广泛应用。放射性同位素电池可将原子核放射产生的能量直接转化为电能,在恶劣环境下可稳定工作数十年。因此在海洋监测设备中有广阔的应用场景。但是,由于同位素电池输出特性较低,不能单独给大功率设备供电,需要引入功率补偿电源对电池进行功率补充。水系锂离子电池因自放电低、不污染海洋环境等优点,可作为功率补偿电源应用到海洋监测设备中。本文根据同位素电池输出特性及应用场景,对其储能分系统进行了设计。该分系统由功率补偿电源和功率调节电路组成。可以通过功率调节电路将同位素电池和水系锂离子电池耦合,实现电源的功率管理。本文的工作主要分为两个部分:（1）对功率补偿电源常用正极材料进行了改性研究,以提高储能系统循环稳定性。探究了不同制备工艺对电池正极材料锰酸锂（LiMn2O4）电化学性能的影响,利用高温固相法制得的锰酸锂表现出了更为优异的电化学性能,首次放电比容量达119 mAh·g-1,100圈后容量保持率为67%。在锰酸锂表面包覆了一层二氧化硅,利用包覆层将正极材料与电解液隔离,进一步提高了电池循环寿命。当包覆量为1 wt.%时,电池的循环稳定性最好,50圈后容量保持率为90%。最后,研究了不同导电剂对电池性能影响。当使用气相沉积碳纤维作为导电材料,在配比为7:2:1时电池首次放电比容量为119.4 mAh·g-1,100次充放电测试后仍能保持88.5%的比容量。（2）设计了一款功率调节电路将同位素电池和锂离子电池耦合。根据设备功能要求,设计了功率调节电路的原理图,分析了其不同工作状态下的工作原理、工作模式、功率流向,对电路可行性进行了仿真验证。并对实物电路进行了搭建,根据电路功能要求设计了相应工作模块,对电路板进行了测试验证。结果表明:基于三端口变换器设计的功率调节电路,可成功将同位素电池和锂离子电池耦合,并由单片机控制实现电路工作模式自动切换,根据电路运行状态不同实现电池的功率管理。本文对同位素电池储能分系统进行设计,基于三端口变换器设计了一款功率调节电路将同位素电池与锂离子电池耦合。通过功率管理实现了设备的长时间工作,不仅为同位素电池在海洋应用提供了重要技术参考,拓宽了同位素电池应用场景。对海洋监测设备小型化、轻量化设计也有非常重要的指导意义。

关键词：同位素电池水系锂离子电池三端口变换器能量管理储能分系统

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氚基同位素电池设计优化及其电学性能的提升

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辐射研究与辐射工艺学报 2023年第6期41卷 87-97页

作者：应红施海宁梁冬冬许志恒龚频汤晓斌苏州热工研究院有限公司苏州215004 国家核电厂安全及可靠性工程技术研究中心苏州215004 南京航空航天大学核科学与技术系南京211106

采用蒙特卡罗方法开展了氚基同位素电池在辐致伏特效应和辐致光伏效应两种不同能量转换模式下的性能研究。探讨了换能材料的几何物理参数对电池电学输出性能的影响,设计制备了单层和叠层两类氚基同位素电池,测试分析了增大氚源强度、采... 详细信息

采用蒙特卡罗方法开展了氚基同位素电池在辐致伏特效应和辐致光伏效应两种不同能量转换模式下的性能研究。探讨了换能材料的几何物理参数对电池电学输出性能的影响,设计制备了单层和叠层两类氚基同位素电池,测试分析了增大氚源强度、采用叠层构型两种方式对电池电学输出的提升效果。模拟结果表明:Si、SiC、GaAs光伏组件均可用于辐致伏特效应氚基同位素电池换能,且存在各自最佳厚度参数,使得电池电学输出性能达到最优,分别为3.8μm、2.2μm、1.7μm;对于辐致光伏效应氚基同位素电池,可通过调整ZnS∶Cu荧光层的厚度,使出射的荧光辐照度达到最大,进而优化电池电学输出性能。结果提示,增大氚源强度、采用叠层构型均可实现氚基同位素电池最大输出功率等电学参数的有效提升,其中并联叠层的最大输出功率可达到106.138 nW,相比于单层构型增幅超过64%。

关键词：同位素电池氚蒙特卡罗方法辐致伏特效应辐致光伏效应

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能量转换器件参数对氚和^(147)Pm辐射伏特同位素电池性能影响

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四川大学学报（自然科学版） 2014年第4期51卷 775-779页

作者：刘业兵杨玉青李昊雷轶松罗顺忠刘宁四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室成都610064 中国工程物理研究院核物理与化学研究所绵阳621900

采用理论模拟和实验方法,开展单晶硅PN结能量转换器件的结构参数和性能对氚源和147Pm源加载下的同位素电池输出性能影响研究.结果显示:同样的能量转换器件参数(包括表面钝化层厚度、顶层掺杂浓度和厚度、基层掺杂浓度和厚度、器件的漏... 详细信息

采用理论模拟和实验方法,开展单晶硅PN结能量转换器件的结构参数和性能对氚源和147Pm源加载下的同位素电池输出性能影响研究.结果显示:同样的能量转换器件参数(包括表面钝化层厚度、顶层掺杂浓度和厚度、基层掺杂浓度和厚度、器件的漏电流等)对不同加载放射源的辐伏同位素电池输出性能影响相差较大.该结果对选择不同加载源的辐伏同位素电池能量转换器件设计具有较大指导和参考作用.

关键词：辐射伏特同位素电池能量转换器件设计

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