基于 63Ni辐伏同位素电池原型封装可靠性研究
挂镀法制备镍-63_放射源工艺研究
挂镀法制备镍-63放射源工艺研究杨海东, 孙 涛, 杨博程, 田 迪, 魏 谦（成都中核高通同位素股份有限公司，成都 610095）摘要：为了解决传统电沉积工艺制备镍-63放射源过程中出现的效率低、装置复杂等问题。
以氯化镍（Ni-63）为原料，以镍为衬底，结合挂镀工艺开发了一套高效制备镍-63放射源的工艺。
研究电镀液的pH 、电镀温度、电镀时间、电镀电流密度对镍-63放射源产品质量的影响。
在氯化镍（Ni-63）浓度为7 g/L ，pH 为1～3、电镀温度为常温、电镀时间为180 s 、电流密度为6.5 mA/cm 2的条件下，制备镍-63放射源。
结果表明，该工艺与传统的电沉积工艺相比，摆脱电镀槽设计的限制，克服传统电沉积工艺中电镀器具设计复杂的缺点，可以灵活的设计放射源活性区的形状，解决了生产过程需要频繁拆卸电镀器具的问题，同时提升了生产效率。
关键词：镍-63；放射源；挂镀；电沉积中图分类号：TL929 文献标志码：A 文章编号：1000-7512(2024)02-0133-06doi ：10.7538/tws.2024.37.02.0133Preparation of Ni-63 Radioactive Source by Hanging Plating MethodYANG Haidong, SUN Tao, YANG Bocheng, TIAN Di, WEI Qian（Chengdu Gaotong Isotope Co., Ltd , Chengdu 610095, China ）Abstract: In order to optimize the problems of low efficiency and complex equipment in the preparation of nickel-63 radioactive sources using traditional electrodeposition processes. A high-efficiency process for preparing nickel-63 radiation sources has been developed using nickel chloride (Ni-63) as raw material ，nickel as substrate ，and hanging plating process. The effects of pH value of electroplating solution ，electroplating temperature ，electroplating time ，and electroplating current density on the quality of nickel-63 radioactive source products were studied. Under the conditions of nickel chloride (Ni-63) concentration of 7 g/L ，pH value 1-3，electroplating temperature at room temperature ，electroplating time of 180 seconds ，and current density of 6.5 mA/cm 2，qualified nickel-63 radiation source products were efficiently prepared. The results show that compared with traditional electrodeposition processes ，this process breaks the limitations of electroplating tank design and overcomes the complex design of electroplating equipment in traditional electrodeposition processes. It can flexibly design the shape of the active zone of the radioactive source ，solve the problem of frequent disassembly of electroplating equipment in the production process ，and improves the production efficiency.Key words: nickel-63; radioactive source; hanging plating; electrodeposition收稿日期：2023-09-19；修回日期：2023-11-15第37卷 第2期同 位 素Vol. 37 No. 22024年 4 月Journal of IsotopesApr. 2024Ni-63是一种长半衰期（100 a），低能（66 keV）放射性核素，其发射的低能纯β粒子能量适中，对半导体无损害，因此镍-63放射源具有使用寿命长、安全性能好、易于微型化和集成化等优点[1]。
中国同位素电池
中国同位素电池
中国同位素电池是指使用同位素作为电池电化学反应中的活性物质来生成电能的电池。
同位素电池利用同位素的放射性衰变来释放出能量，并将其转化为电能。
同位素电池在能源领域有广泛的应用，可以用于提供电力、驱动车辆、供应电网等。
中国在同位素电池领域取得了一些重要的研究成果。
例如，中国科学院的研究团队成功开发了同位素锌-空气电池技术，该技术利用锌同位素进行电化学反应，具有高能量密度、长寿命和低成本等优点。
这一技术可以广泛应用于电动汽车、储能设备等领域。
此外，中国还在同位素电池的材料研究方面进行了大量工作。
例如，中国科学院的研究人员利用同位素标记技术，研制出一种新型的锂离子电池材料，具有高能量密度、良好的循环稳定性和快速充放电速率等优点，有望应用于电动汽车领域。
总体来说，中国在同位素电池领域取得了一些重要的进展，但仍然需要进一步的研究和发展，以实现在能源领域的商业化应用。
SP-3700型气相色谱仪用~(63)Ni低能β放射源的研制
收稿日期: 1996203226 修改稿收到日期: 1996208215
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同 位 素 第 10 卷
2. 2 主要试剂 硼酸、氢氧化钾、盐酸、氢氧化钠、碳酸
钠、丙酮、乙醇、乙醚均为分析纯; 63N iC l2 溶 液: 放射性浓度为 6. 6 GB q mL 的 0. 1 m o l L HC l 溶液, 美国进口; Χ2666 农药样品由北京 分析仪器厂提供。 2. 3 铂网阳极
0. 060
美国
336. 7 2 21 78 40
0. 078
SP23700 型气相色谱仪的各项技术指标具体要求为: 基线位置< 80% , 噪声< 3% , M QD < 0. 1 p g。由表 3 实验结果看出, 本法制备的63N i 源装入 ECD 池体后, SP23700 型气相色谱仪性 能稳定, 各项技术指标均达到了要求。同美国原装63N i2ECD 相比, 灵敏度略高于原装检测器的 测量值。各项技术指标也均与原装检测器相当。
将 Υ3 mm 的铂丝缠绕成方型网状阳极, 形状示于图 2, 尺寸为 29 mm ×39 mm。铂丝缠 绕时要均匀一致。
2. 4 基片预处理 电镀前首先要对电镀基片进行处理。对作
为电镀基片的 0. 05 mm 厚的镍片, 其处理如 下: 先将镍片按要求的尺寸剪好, 依次用肥皂 水、50 ℃ N aO H 2N a2CO 3 碱液、50 ℃蒸馏水 超声清洗, 以去除镍片上的尘埃及油污。最后 用丙酮超声清洗一定时间, 晾干、备用。 2. 5 基片电镀
3. 4 在 SP-3400 型气相色谱仪上的试用 为了进一步验证实验结果, 将其中的一个63N i2ECD 装入到定型的 SP23400 型气相色谱仪
上进行了实验, 结果列于表 4。从表 4 数据可看出色谱仪性能稳定, 各项技术指标符合要求, 说 明63N i 源质量能满足气相色谱仪的要求。
镍-63 真空电子器件预电离源
镍-63 真空电子器件预电离源（天津市鹏辉国际贸易有限公司，订制镍-63放射源，提供放射性电镀服务， QQ945304952 ）在很久以前, 人们就在真空电子器件中采用某些放射性材料, 以改善和提高某些真空电子器件的性能。
例如, 从50 年代到70 年代, 在微波气体放电天线开关管中放置钴-60( 60 Co) 、铯-137( 137Cs) 和氪-85( 85Kr) 这些放射性核素作为预电离源。
从70 年代末期开始, 人们就逐渐转而采用氚( 3H) 、镍-63( 63Ni) 等这类放射性材料低能电子源作为真空电子器件的预电离源了。
所谓低能电子源就是发射低能电子的放射源, 即是指产生最大能量低于100 keV 的电子的B源。
其中最普遍采用的是放射出纯B粒子的镍-63、氚, 放射俄歇电子和X 射线的铁- 55( 55Fe) 。
63Ni 放射性核素的特性低能电子源的主要应用是在气相色谱分析和液相色谱分析中用于电子俘获探测器, 另外还广泛用于爆炸探测器和高灵敏度的泄漏探测器等。
就当前使用量来看, 3H 的用量最大, 不过它的主要缺点是受使用温度的限制。
因为从氚钛靶片上释放出的氚气随靶片温度的升高而增加, 其正常使用温度不宜超过200 e 。
2 63Ni 放射源的制备方法( 1) 把纯度为9919%的金属镍( 62Ni) 经中子和C射线照射反应[62Ni( n, C) ] 后, 金属镍就变为63Ni 放射源了。
58 真空科学与技术第19 卷( 2) 将基体金属, 例如镍、无氧铜、不锈钢等, 经去除表面的油污和金属氧化层的清洗工艺以后, 放在63Ni的溶液中, 用电镀的方法使63Ni 沉积在基体金属的表面上。
( 3) 将63Ni 溶液与水玻璃溶液混合在一起, 然后涂覆在给定的零件( 如玻璃、陶瓷材料制作的零件) 的预定部位表面上, 之后再将其烘干。
为了提高源的安全性能和延长使用期限, 可用适当的方法将有机物材料沉积在63Ni 放射源的表面上, 作为保护膜将其活性面覆盖起来, 保扩膜的厚度为011~ 015 Lm。
贝塔福特原子能电池
贝塔福特原子能电池
原子能电池，又叫做核电池或放射性同位素电池，工作原理是利用核同位素衰变释放能量。
2024年1月，北京贝塔伏特新能科技有限公司宣布成功研制出微型原子能电池，该电池已进入中试阶段，即将量产投入市场。
据该公司介绍，这款原子能电池可以实现50年稳定自发电，无需充电，无需维护，并且不产生外部辐射。
未来可满足航空航天、AI设备、医疗器械、MEMS系统、高级传感器、小型无人机和微型机器人等长续航、多场景下的电力供应。
这款电池的研发团队利用镍63核同位素衰变技术和金刚石半导体，将原子能电池小型化、模块化、低成本化，这项技术刚获得中核集团2023年创新大赛三等奖。
该公司的首个产品——BV100电池的功率是100微瓦，电压3伏，体积是15×15×5立方毫米，比一枚硬币还小。
安徽省天一大联考2024-2025学年高三上学期8月份联考物理试卷及答案
天一大联考2024—2025学年（上）安徽高三8月份联考物 理考生注意：1．答题前，考生务必将自己的姓名、考生号填写在试卷和答题卡上，并将考生号条形码粘贴在答题卡上的指定位置。
2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。
如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。
回答非选择题时，将答案写在答题卡上，写在本试卷上无效。
3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题：本题共8小题，每小题4分，共32分。
在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1．近日北京某公司利用镍()632863Ni −衰变发出的射线照射一种半导体，使半导体产生电动势，从而制成了一种微型原子能电池，这种电池体积比一枚硬币还要小，电动势为3V ，镍-63半衰期为100年，电池能够稳定发电50年。
6328Ni 的衰变产物6329Cu 没有放射性，对环境友好，代表了未来原子能电池的发展方向。
关6328Ni 衰变发出的射线，下面说法正确的是（ ）A ．射线是质子流B ．射线是中子流C ．射线是电子流D ．射线是正电子流2．2024年3月《自然》杂志发表文章，认为地球变暖导致北极附近格陵兰岛的冰融化成水，由于地球低纬度区自转线速度较大，融水自北向南扩散过程中会获得越来越大的自转速度，从而“拖累”地球，使得地球自转速度变慢。
地球自转速度变慢会带来诸多影响，比如地球同步通讯卫星，在地球自转速度变慢后不再与地球自转同步，通讯就会受到影响，这种情况下就需要调整同步通讯卫星的轨道，使得卫星和地球重新同步，卫星轨道调整后和调整前相比较，下面说法正确的是（ ）A ．调整后卫星的轨道半径增大了B ．调整后卫星的线速度增大了C ．调整后卫星的角速度增大了D ．调整后卫星的向心加速度增大了3．如图所示，光滑三角形框架竖直固定在水平地面上，90C ∠=°，60B ∠=°，在AC 边和BC 边上分别套上质量为1m 和2m 的两个小球，两个小球用不可伸长的细线连接。
2024届天津市南开区高三下学期第一次模拟高效提分物理试题
2024届天津市南开区高三下学期第一次模拟高效提分物理试题一、单选题 (共6题)第(1)题镍63（）核电池是一种利用镍63同位素进行能量转换的装置，工作原理基于镍63同位素的放射性衰变，其半衰期为100.1年，在衰变过程中，镍63同位素会释放出一个高能电子，同时转变成稳定的铜63（）同位素。
核电池中含有大量的镍63同位素，当这些同位素发生衰变时，释放出的高能电子会被捕获并导入电路中，电子的流动产生的电流可以用来驱动各种电子设备或充电电池。
下列说法正确的是（ ）A．镍63的衰变方程为B．镍63的比结合能小于铜63的比结合能C．镍63的衰变是由于强相互作用引起的D．100个镍63经过200.2年还剩下25个第(2)题如图所示是中国公交使用的全球首创超级电容储存式现代电车，该电车没有传统无轨电车的“辫子”，没有尾气排放，乘客上下车的30秒内可充满电并行驶5公里以上，刹车时可把80％以上的动能转化成电能回收储存再使用．这种电车的核心元器件是“，”石墨烯纳米混合型超级电容器，该电容器能反复充放电100万次，使用寿命长达十年，被誉为“21世纪的绿色交通”．下列说法正确的是（）A．该电容器的容量为B．电容器充电的过程中，电量逐渐增加，电容也逐渐增加C．电容器放电的过程中，电量逐渐减少，电容器两极板间的电压不变D．若标有“，”的电容器从电量为零到充满电用时，则充电平均电流为第(3)题一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，图乙所示为该波中处质点P的振动图像．下列说法正确的是（）A．此波的波速为B．此波沿x轴正方向传播C．时质点P的速度最大D．时质点P的加速度最大第(4)题2023年5月30日，神舟16号载人飞船进入太空并成功与天和核心舱对接。
若天和核心舱做匀速圆周运动的轨道半径是地球半径的倍，天和核心舱与地球中心的连线在单位时间内扫过的面积为，已知地球半径为，引力常量为。
下列说法正确的是（ ）A．天和核心舱的环绕周期为B．地球的质量为C．天和核心舱处的重力加速度大小为D．地球的密度为第(5)题光滑地面上水平放置一个质量为、导热性能良好的容器，用一个质量为、导热性能良好的活塞封闭一定量的气体在其中，容器与活塞的横截面积分别为、S，容器内部气体的长度为，气体的质量可忽略不计，活塞和容器间接触光滑。
核电站液态流出物中63Ni的快速分离与测定
㊀第41卷㊀第5期2021年㊀9月㊀辐㊀射㊀防㊀护Radiation㊀ProtectionVol.41㊀No.5㊀㊀Sep.2021㊃辐射防护监测㊃核电站液态流出物中63Ni 的快速分离与测定杨有坤,保㊀莉,杨海兰,宋沁楠,李鹏翔,李㊀周,王瑞俊(中国辐射防护研究院,太原030006)㊀摘㊀要:本文通过系统调研,以Ni 特效树脂为63Ni 分离富集材料㊁低本底液闪谱仪为测量仪器,经过大量条件实验进行方法优化,建立了一套核电站液态流出物中63Ni 的快速分析方法㊂本方法取样量小,6个平行样品的化学回收率为(93.2ʃ3.6)%,放化回收率为(92.1ʃ2.8)%,探测限为67.4mBq /L ,对干扰核素去污因子高,其中对Fe ㊁Co ㊁Zn ㊁Mn 的去污因子分别为102㊁104㊁102及104,分析周期短(约9h ):同时使用建立的方法进行了液态流出物样品的分析,证明本方法可应用于核电站液态流出物的快速监测,并发现不同类型反应堆运行时液态流出物中63Ni 的浓度可能会存在较大差异㊂关键词:液态流出物;63Ni ;Ni 特效树脂;液闪计数法中图分类号:TL75+1;O657.4文献标识码:A㊀㊀收稿日期:2020-12-22作者简介:杨有坤(1994 ),男,2016年毕业于南华大学辐射防护与环境工程专业,2019年硕士毕业于中国辐射防护研究院辐射防护及环境保护专业,研究实习员㊂E -mail:1216981116@㊀㊀63Ni 是一种纯β辐射放射性核素,属于反应堆及加速器的重要活化产物之一㊁半衰期长(T 1/2=100.1a),核素毒性为中毒组㊂63Ni 所发射的β射线能量较低,射线能量最大值为66.95keV㊂针对核电站而言,由于金属镍的传热性能好,因而被广泛应用于反应堆不锈钢材料㊁铝合金材料㊁混凝土以及石墨中㊂当反应堆运行时,由于主回路水中的金属镍通过酸碱腐蚀而部分溶解,并随之进入反应堆冷却水中,在冷却水中的稳定金属镍(62Ni),经过中子活化反应62Ni (n,γ)63Ni产生63Ni;同时,冷却水中的稳定金属元素铜经过中子活化反应63Cu(n,p)63Ni 也会产生63Ni㊂在核电快速发展的大背景之下,对核电站的流出物监测就显得尤为重要㊂我国参照欧美核电国家经验,并结合我国实际情况,制定了核电站液态流出物的一般规定,其中的流出物监测计划规定了3H㊁58Co㊁89Sr㊁90Sr㊁5134Cs㊁137Cs 等核素,但并未提及63Ni[1]㊂欧盟委员会在2010年发布的辐射防护第164号报告 欧盟各国核电站以及核燃料后处理厂房的放射性流出物 中,可以看到很多西方核电大国(如德国,法国等)都开展了关于液态流出物中63Ni 的监测,但我国对这一重要人工核素并没有开展监测,存在着缺项㊂丁二酮肟络合方法是目前进行镍分离纯化最常采用的方法之一,GB /T 14502 1993[2]是目前关于水中63Ni 测量的唯一国家标准方法,该方法使用三正辛胺-甲苯进行萃取,再使用丁二酮肟与样品中的镍形成络合物,使63Ni 与活化产物及钙㊁镁等常量离子分离,用高氯酸破坏剩余的丁二酮肟,将样品中的镍分离出来,最后使用液体闪烁计数器测量样品中63Ni 的活度㊂一般情况下,镍与丁二酮肟络合需要一定的化学条件,在进行络合反应前,需要将样品中其他杂质核素去除[3-6];络合物生成后,也需要通过萃取㊁反萃取等方式,将样品进一步纯化[7-10]㊂美国能源部(DOE)的监测方法纲要手册(DOE,1993)[11]列出了涉及镍特效树脂的典型化学分离方法,这种方法用于确定溶液中63Ni 的活度㊂首先使用放化分离将样品中的杂质核素分离,然后使用镍特效树脂进行样品中63Ni 的富集,最后使用液体闪烁计数仪进行测量㊂但是文献中仅有实验方法及流程概述,并未给出实验流程中的关键技术条件㊂本工作拟定了核电站液态流出物中63Ni 的分析方法并进行方法验证,同时参考美国DOE 的方法纲要手册(DOE,1993)给出的实验方法,最终建立使用氢氧化物沉杨有坤等:核电站液态流出物中63Ni的快速分离与测定㊀淀法作为前处理方法,使用阴离子交换法结合Ni 特效树脂法作为63Ni的分离富集方法,并对方法的性能指标进行验证,另外使用该方法分析了3个核电站的液态流出物样品㊂1㊀实验部分1.1㊀试剂与仪器㊀㊀63Ni标准溶液:5.24ˑ102Bq/g,美国NIST;镍载体溶液,浓度为20mg/mL;铁㊁钴㊁锶㊁锌㊁铯㊁锰载体溶液,浓度均各自为10mg/mL;阴离子交换树脂柱:用湿法将美国Bio-Rad公司的AG1ˑ8树脂(100~200目)自然下沉装入交换柱中,柱床高120mm,内径7mm,用少量9mol/L的盐酸平衡交换柱;镍树脂柱:用湿法将法国Triskem的NI-B50-A镍特效树脂(100~150目)自然下沉装入树脂柱中,柱床高120mm,内径7mm,用少量0.2 mol/L的柠檬酸铵(氨水调节pH=9)平衡树脂柱; Ultima Gold LLT闪烁液㊁Ultima Gold AB闪烁液,美国PE公司;自配闪烁液:将PPO和POPOP溶于甲苯中,再与曲拉通X-100均匀混合㊂Quantulus1220超低本底液闪谱仪,美国PE 公司产品;原子吸收分光光度仪,美国Thermo Fisher公司产品㊂1.2㊀拟定的分析程序㊀㊀核电站液态流出物中的放射性核素除3H㊁14C㊁89Sr㊁90Sr㊁55Fe㊁63Ni外,还存在54Mn㊁58Co㊁㊀㊀㊀㊀㊀60Co㊁65Zn㊁124Sb㊁131I㊁134Cs㊁137Cs等,因此考虑使用多种方法结合的方式对样品进行分析㊂主要选择氢氧化物沉淀法作为液态流出物样品的前处理方法,选择阴离子交换结合Ni特效树脂的方法进行63Ni的分离富集,选择液闪法作为63Ni的测量方法,并选定待测样品与闪烁液的配比为5ʒ10㊂用原子吸收光度仪测量溶液中稳定元素铁㊁钴㊁锶㊁锌㊁铯含量㊂拟定的实验流程如下:1)量取0.1~1L的样品于烧杯中,依次加入2~10mg的Ni㊁Fe㊁Co㊁Sr㊁Cs㊁Zn载体;2)用2mol/L的NaOH溶液调节样品的pH~ 9左右,然后将溶液离心,离心后弃去上清液;3)用pH=9的NaOH溶液洗涤2~3次沉淀,继续离心并弃去上清液;4)用9mol/L的HCl溶解沉淀后,转入阴离子交换柱中,收集流出液以及淋洗液;5)将流出液与淋洗液蒸至近干,加入1mol/L 的HCl溶解残渣,再加入1mol/L的柠檬酸铵,用氨水调节至溶液pH~9;6)将溶液转入镍树脂柱中,弃去流出液与淋洗液;7)用3mol/L的HNO3溶液解吸Ni,收集解吸液;8)将解吸液蒸至近干,然后用0.5mol/L的HCl溶解残渣,得到待测样品溶液,用同浓度的HCl将待测样品溶液定容于10mL容量瓶中㊂此溶液部分(5mL)用于液闪测量,部分用于原子吸收光度计分析稳定元素含量㊂液态流出物中63Ni的放射性活度浓度可按照公式(1)计算:C=(n-n b)ˑV160ˑEˑVˑYˑV2(1)式中,C为液态流出物中63Ni的放射性活度浓度, Bq/L;n为样品计数率,min-1;n b为本底计数率, min-1;E为探测效率;V为取样体积,L;Y为Ni的全程化学回收率;V1为样品定容体积,mL;V2为样品测量体积,mL㊂1.3㊀条件实验1.3.1㊀镍树脂柱解吸实验㊀㊀在完成Ni特效树脂的淋洗步骤后,向树脂柱中加入30~35mL浓度为3mol/L的HNO3溶液准备解吸,同时准备6个新的液闪瓶,依次编号1~6号之后再称重并记录瓶重㊂用液闪瓶按顺序收集流出液,每收集5mL就更换新的液闪瓶(利用称重折算解吸液重量),直到6个液闪瓶全部收集完毕后,使用原子吸收分光光度仪测量6个样品溶液中Ni的含量,绘制出镍树脂柱解吸曲线图,示于图1;最后将每一份解吸液样品中Ni含量相加后得到解吸液中Ni的总量,再与实验开始时加入的Ni载体含量进行比较,得出以下推论:解吸Ni特效树脂实验所需解吸液(浓HNO3)体积至少需要30mL㊂1.3.2㊀优值因子实验㊀㊀使用液闪谱仪进行63Ni活度浓度的测量时,针对不同的放射性核素,不同闪烁液对探测效率㊀辐射防护第41卷㊀第5期图1㊀镍树脂柱解吸曲线Fig.1㊀Desorption curve of nickel resin column等测量参数存在一定影响㊂Ultima Gold LLT 闪烁液和Ultima Gold AB 闪烁液,是实验室最常使用的两种水溶性闪烁液,与㊀㊀㊀㊀㊀无机样品溶液的均可互溶;自配闪烁液是按照一定配比进行配制的闪烁液,在性能上与商品闪烁液无明显差别㊂使用3种不同闪烁液进行效率刻度,在进行能谱分析时发现,并不能很好的分辨不同闪烁液的能谱㊂因此,需要通过 优值因子 FM 进行比较,优值因子可以按公式:FM =E 2/B (E 为探测效率㊁B 为本底)计算;当FM 值相差不大时,也可以将样品加入量V 考虑到其中,计算 灵敏度优值 SM =(E ˑV )2/B ,进行比较㊂实验数据列于表1,通过比较可以发现:Ultima Gold LLT 闪烁液在进行63Ni 测量时,具有较好的性能㊂表1㊀优值因子实验Tab.1㊀Experimental results of merit factor1.3.3㊀淬灭校正实验㊀㊀向相同体积的空白样品中加入等体积的浓度分别为0㊁6㊁10㊁20㊁40mg /mL 的Ni 载体溶液,按照前文所述的实验流程进行全流程实验,将所得到的样品溶液全部定容于10mL 容量瓶中;依次取5mL 不同浓度的Ni 空白本底溶液,分别加入6个液闪瓶中,并依次编号1~6号样品;称取适量63Ni 标准溶液,依次加入各个液闪瓶,再加入10ml 商品闪烁液,摇匀后避光并测量㊂测量数据列于表2,SQP (E )值为淬灭指示参数,可以与探测效率共同拟合出淬灭-效率校正曲线,示于图2,淬灭曲线的拟合方程为:y =0.125x -15.62㊁相关性:R 2=0.929㊂表2㊀淬灭校正实验Tab.2㊀Experimental results of quenching correction2㊀性能指标验证2.1㊀方法回收率㊀㊀本研究中分别使用了稳定镍载体(氯化镍)与63Ni 标准溶液进行镍载体回收率和放化回收率实验㊂经过实验,该方法中镍载体的化学回收率为(93.2ʃ3.6)%,放化回收率为(92.1ʃ2.8)%,放化回收率与镍载体的化学回收率未发现有显著性杨有坤等:核电站液态流出物中63Ni的快速分离与测定㊀图2㊀淬灭-效率校正曲线Fig.2㊀Quenching efficiency correction curve差异,因此在以后的分析实验中,可以使用非放化学回收率代替放化回收率进行计算㊂实验数据列于表3㊁表4㊂表3㊀镍载体化学回收率实验结果Tab.3㊀Experimental results of nickelcarrier recovery rate表4㊀放化回收率实验结果Tab.4㊀Experimental results ofradiochemical recovery rate2.2㊀方法探测限(LLD)㊀㊀本方法的探测限(LLD)可以用以下公式进行计算:LLD=4.66ˑn b tbˑV160ˑEˑVˑYˑV2(2)式中,LLD为方法探测限,Bq/L;n b为本底计数率,min-1;t b为本底测量时间,min;E为探测效率;V 为取样体积,L;Y为Ni的全程化学回收率;V1为样品定容体积,mL;V2为样品测量体积,mL㊂按本底计数率15.5min-1,本底测量时间200min,探测效率76.6%,Ni的全程化学回收率93.2%,取样体积0.9L,定容体积为10mL,测量体积为5mL,计算得出方法探测限为67.4mBq/L㊂2.3㊀去污因子㊀㊀核电站液态流出物中的放射性核素除3H㊁14C㊁89Sr㊁90Sr㊁55Fe㊁63Ni外,还存在54Mn㊁58Co㊁60Co㊁65Zn等,在实验中需要将这些放射性核素去除㊂去污核素选择的标准主要是以下两点: 1)选择核素主要为液态流出物中所存在的发射β射线的主要核素,在使用液闪测量过程中,对测量结果会存在影响的核素,如55Fe㊁89Sr㊁90Sr㊁65Zn㊁60Co㊁137Cs等核素㊂2)在元素周期表中,镍处于第四周期第Ⅷ族,属于过渡金属元素中的第一过渡系,在该系中,有Mn㊁Fe㊁Co㊁Ni㊁Zn这几种核素,考虑到这些核素处于同一周期且均为过渡金属元素,故在实验过程中将其考虑到被去污核素中㊂去污因子实验:按照拟定的实验流程,向空白样品中分别加入Ni㊁Fe㊁Co㊁Sr㊁Zn㊁Cs稳定元素载体溶液进行全程实验,实验结果列于表5㊂表5㊀去污因子实验结果Tab.5㊀Experimental results of decontaminationfactors3㊀液态流出物样品分析在建立了完整的实验方法,并对方法的性能指标进行验证后,使用该方法分析了国内3座在役核电站A㊁B㊁C的6个液态流出物样品㊂核电站A㊁B液态流出物取样量均为0.9L,核电站C为0.2L㊂按照拟定的实验流程进行实验,测量结果列于表6㊂㊀辐射防护第41卷㊀第5期表6㊀核电站液态流出物测量结果1)Tab.6㊀Measurement results of liquid effluent from NPP品为常规岛液态流出物样品,B-HD1和B-HD2代表同一核岛的不同液态流出物储槽的样品㊂㊀㊀核电站A㊁B㊁C所使用的反应堆型号均不相同,其中核电站A㊁C均为压水堆,B为重水堆;通过对表6中的实验数据进行比较,核电站A㊁C使用的是同一类型反应堆,液态流出物的测量结果处于同一量级是基本合理的㊂而核电站A㊁C的监测结果均比核电站B的监测结果高一个数量级,说明液态流出物中63Ni含量可能会因为反应堆类型不同而存在差异㊂国家标准GB/T14502 1993[2]是目前分析63Ni所使用的较多方法,其探测限是40mBq/L,同样也可用于核电站液态流出物的分析,但该方法的分析过程耗时较长(约22h)㊁流程繁复;而本方法分析过程耗时约为9h㊂对于部分样品存在低于探测限的情况,可以考虑增加样品测量时间㊁更换本底较低的塑料液闪瓶等方式,将探测限进一步降低,以便于可以更准确的测定样品中63Ni的活度浓度㊂4㊀结语1)通过系统研究,建立了核电站液态流出物中63Ni的快速分析方法,在实验方法中使用氢氧化物沉淀法作为前处理方法,使用阴离子交换法结合Ni特效树脂法作为63Ni的分离富集方法,并通过条件实验实现了对实验方法的优化与完善,同时还验证了该实验方法的性能指标,对干扰核素的去污因子均可达到102~103,化学回收率为(93.2ʃ3.6)%,放化回收率为(92.1ʃ2.8)%,探测限为67.4mBq/L,而国标GB/T14502 1993[2]探测限是40mBq/L,说明本文研究的分析方法可以用于核电站液态流出物中63Ni的分析㊂2)本方法相比于国家标准GB/T14502 1993[2]水中63Ni分析方法而言,简化了分析步骤㊁缩短了分析周期㊂国标方法分析用时约为22h,本方法分析用时约为9h㊂3)使用本方法对3个核电站不同堆型的液态流出物样品进行了分析,并对分析结果进行比较,发现大部分样品可以测得出结果,少部分低于方法探测限㊂不同堆型所排放的液态流出物中63Ni 的活度浓度存在较大差异㊂参考文献:[1]㊀浙江省辐射环境监测站.核设施流出物监测的一般规定:GB11217 1989[S].北京:中国标准出版社,1989.[2]㊀中国原子能科学研究院.水中镍-63的分析方法:GB/T14502 1993[S].北京:中国标准出版社,1993.[3]㊀杨怀元,王治惠,刘卫,等.反应堆退役废物中3H,14C,36Cl,63Ni和55Fe的液闪计数测定[J].原子能科学技术,1996,30(06):509-515.YANG Huaiyuan,WANG Zhihui,LIU Wei,et al.Determination of3H,14C,36Cl,63Ni and55Fe in decommissioned reactor waste by liquid scintillation counting[J].Atomic Energy Science and Technology,1996,30(06):509-515. [4]㊀卢瑛,班莹.金属材料中Ni-63的测定[J].核化学与放射化学,2000,22(1):45-49.LU Ying,BAN Ying.Determination of Ni-63in metal materials[J].Journal of Nuclear and Radiochemistry,2000,22(1):45-49.[5]㊀王萍,苏容波,吴涛,等.堆芯铝合金样品中Ni-63的液闪测定技术[J].核化学与放射化学,2012,34(3):185-188.WANG Ping,SU Rongbo,WU Tao,et al.Liquid scintillation determination of Ni-63in aluminum alloy core samples [J].Journal of Nuclear and Radiochemistry,2012,34(3):185-188.[6]㊀王萍,谭昭怡,邱咏梅,等.放射性核素Fe-55和Ni-63测定方法研究进展[J].理化检验:化学分册,2010,46(12):1477-1480.WANG Ping,TAN Zhaoyi,QIU Yongmei,et al.Progress in the determination of radionuclides Fe-55and Ni-63[J].Physical Testing and Chemical Analysis Part B:Chemical Analysis,2010,46(12):1477-1480.杨有坤等:核电站液态流出物中63Ni的快速分离与测定㊀[7]㊀Jordan N,Michel H,Barci-Funel G,et al.Radiochemical procedure and quantitative determination of the activationproduct,63Ni,in environmental soft water samples with high Ca and Mg phosphate concentration[J].Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry,2008,275(2):253-256.[8]㊀Lo J M,Cheng B J,Tseng C L,et al.Preoconcentration of Nickel-63in sea water for liquid scintillation counting[J].Analytica Chimica Acta,1993,281(2):429-433.[9]㊀Nikiforova A,Taskaeva I,Kukewa H,et al.Determination of63Ni in low level liquid radioactive waste[C]//LSC2005,Advances in Liquid Scintillation Spectrometry,2005:311.[10]㊀DOE.National technical information service[M].DOE/EM-0089T.DOE Methods for Evaluating Environmental and WasteManagement Samples:U.S.Department of Commerce,1993.[11]㊀Taddei M H T,Macacini J F,Vicente R,et al.Determination of63Ni and59Ni in spent ion-exchange resin and activatedcharcoal from the IEA-R1nuclear research reactor[J].Applied Radiation and Isotopes,2013,77:50-55.Rapid separation and determination of63Ni in liquid effluents of NPPYANG Youkun,BAO Li,YANG Hailan,SONG Qinnan,LI Pengxiang,LI Zhou,WANG Ruijun(China Institute for Radiation Protection,Taiyuan030006)Abstract:In this study,a rapid analysis method of63Ni in liquid effluents of a NPP was established by systematic investigation,using Ni specific resin as the separation and enrichment material,and low background liquid scintillation spectrometer as the measuring instrument.The recovery rate of six parallel samples was (93.2ʃ3.6)%,and the radiochemical recovery rate was(92.1ʃ2.8)%.The detection limit is67.4mBq/L, and the decontamination factors of Fe,Co,Zn and Mn are102,104,102and104,respectively.The analysis period is short(less than24h).At the same time,the liquid effluent samples are analyzed by the established method,which proves that the method can be applied to the rapid monitoring of liquid effluents in NPP,It is found that the concentration of63Ni in liquid effluents of different types of reactors may be different.Key words:liquid effluent;63Ni;Ni specific resin;LSC㊃出版物介绍㊃IAEA新版‘事件和应急情况通信操作手册“㊀㊀国际原子能机构(IAEA)最新出版了‘事件和应急情况通信操作手册“㊂在发生核或辐射应急情况下,国家当局需要做出什么响应?如何快速响应?在分秒必争的情况下,如何与其他国家的应急人员和IAEA进行沟通?一部更新后的旨在加强全球应急准备和响应的‘操作手册“对应急响应中出现的这样或那样的问题提供了答案㊂详细说明了国家当局和国际组织为将事件通知其他国家和国际原子能机构需要采取的步骤,以及在核或辐射应急情况下如何请求援助㊂‘手册“中的信息适用于所有成员国和相关国际组织,而且对于那些签署了‘核事故早期通报公约“或‘核事故或辐射应急情况下援助公约“的国家有特别重要的意义㊂这些签约国约占到IAEA171个成员国的3/4㊂。
Si基_63_Ni辐射伏特效应同位素电池的优化设计与分析_汤晓斌
(9)
式中, D 为少子扩散系数, τ 为少子寿命, 为少子迁移率. 对于硅半导体 , 根据少子迁移率及少子寿命的 经验公式, P 区和 N 区的少子扩散长度可以分别表示 为[12]
Ln kT 1180 1 232 , 0.9 12 2 3.45 10 N A 9.5 10 32 N A q NA 1 16 8 10
关键词 辐射伏特效应 半导体材料 同位素电池
相对于传统微能源 , 利用核衰变能的同位素微 能源不需要外界提供燃料就能独立工作 , 而且结构 简单, 使用寿命长, 采用 MEMS(微机电系统)工艺易 于集成, 可以满足 MEMS 对微能源的要求. 其中 β 辐 射伏特效应同位素电池因具有能量密度高、体积小、 抗干扰性强、 能量转化效率高等优势能更有效地解决 MEMS 能源的供应问题[1, 2]. 但是, 目前国内在这方 面的研究仍处于初级阶段, 现有的硅基 PN 结式同位 素电池输出功率和转化效率都比较低 . 西北工业大 学孙磊等研制的 航等研制的
1.3
电池性能参数的计算
当同位素电池加负载时, 辐生电流流经负载, 并 在负载两端建立起端电压 , 由等效电路模型可以得 出, 短路电流 ISC, 开路电压 VOC 和最大输出功率 Pm 有如下关系[7]: I SC I R , (4)
VOC kT I R ln 1 , q I0
I R CE ( x) q G( x)dx
0
qA
H
qA
CE ( x) E( x)dx
0
CE (n) E (n),
n 1
k
(3)
式中 H 为半导体的厚度, CE(x)为电子空穴对收集几 率, q 为电子电量, E(x)为能量沉积函数, E(n)为 MCNP 计算的第 n 层半导体材料中的能量沉积值 , k 为 MCNP 中半导体材料所划分的总层数.
俄罗斯研制成功基于镍-63的大容量核电池续航可超百年
上海节能SHANGHAI ENERGY CONSERVATION 2018年第06期一个重要环节。
(2)空气源热泵热水系统的结霜和除霜研究主要集中在以下三个方面：霜层形成机理的研究，换热器结霜特性的模拟和除霜控制方法的研究。
(3)在深入了解空气源热泵热水系统结霜机理的基础上，开发新型换热材料，对空气侧换热器表面进行处理，是获得优良换热性能的基本条件，在此基础上，借助先进的控制理论和算法，提出合理的除霜方案，是保证系统安全和高效运行的重要途径。
参考文献[1]Darin W Natter,et al.Impact of the suction line accumulator on the frost/defrost performance of an air-source heat pump with a scroll compres-sor.ASRRAE Trans,1990,(96)[2]黄虎等．风冷热泵冷热水机组结霜工况下运行特性的实验研究．流体机械，1998，26(12)[3]吴晓敏,王维城.冷面结霜初始形态的理论分析.工程热物理学报,2003,24(2):286-288[4]吴晓敏，单小丰，王维城，唐黎明.冷表面结霜的微细观可视化研究.清华大学学报(自然科学版).2003,43(10):1437-1440[5]孙玉清,吴桂涛.抑制换热器湿空气侧结霜的研究.工程热物理学报,1997,18(1):95-98[6]Wang Shaowei,Liu Zhenyan.A new method for preventing HP fromfrosting,Renewable Energy,2005,30(5):753-761[7]王少为,刘震炎.利用吸附除湿减少热泵结霜可能性的研究.制冷空调技术.2003,3:44-48[8] F.R.Ameen.Study of frosting of heat pump evaporators.ASHRAE.Trans.,1993,99(1):61-71[9]S.N.Kondepudi,O ’Neal D L.Performance of fined-tube heat ex-changers under frosting conditions.International Journal of Refrigeration,1993,16(3):175-184[10]T.Senshu,H.Yasuda.Heat pump performance under frosting condi-tions.part Ⅱ:Simulation of heat pump cycle characteristics under frostingconditions.ASHRAE Trans.,1990,96(1):330-336[11]K.A.R.Ismail,C.S.Salinas.Modeling of frost formation over parallelcold plates.International Journal of Refrigeration.1999,22(5):425-441[12]旷玉辉．直膨式太阳能辅助热泵空调及热水系统的研究．博士论文，上海交通大学，2004[13]姚杨,马最良.空气源热泵冷热水机组室外换热器结霜工况下数学模型的建立.流体机械,2001,29(10):50-52.[14]吴清前,龙惟定,王长庆.风冷热泵冬季运行模拟与理论计算.能源技术,2001,20(5):186-189.[15]陈汝东，许东晟.风冷热泵空调器除霜控制的研究.流体机械，1999，28(2)：55-57[16]陈云水.关于空气热源热泵机组的COP 值.流体机械，1999，28(8)(增刊)：88-103[17]黄虎，虞维平，李志浩等.风冷热泵冷热水机组自调整模糊除霜控制研究.暖通空调，2001，31(3):67-69.最近，俄罗斯研究人员开发成功一种基于镍-63的新型核电池设计，其具有比普通市售电池更高的能量密度。
俄研发新型镍-63电池
同位素与辐射技术俄研发新型镍-63电池【英国《国际核工程》网站2020年10月15 日报道】俄罗斯国家原子能集团（R*-〇m) 2020年10月14日宣布，俄国家研究型工艺技 术大学（MISiS)已成功开发出镍-63放射性同 位素电池原型，且其成本远低于其他同类产品。
放射性同位素电池的原理是利用放射性同 位素在衰变过程中释放的热能发电。
电池由两 部分组成:半导体转换器和放射性物质。
镍-63 半衰期为100年，不发射中子和！射线，仅释放 穿透力较弱的"射线，是优质的放射性同位素 电池原料。
俄此次公布的电池有三个创新点。
第一，采用了独特的3D结构。
放射性同位素被置于 半导体内部的微通道中，能够最大程度地避免 能量浪费。
在其他同类电池中，同位素通常被 置于半导体的平坦表面之上。
同位素产生的衰 变热会向各个方向辐射，造成大量浪费。
第二，半导体转换器由廉价的硅制成，其他电池通常采用金刚石。
第三，体积仅为同类产品的1/3, 功率密度是其10倍，制造成本仅为其一半。
虽然转换器的费用仅为300卢布（3.8美 元），但由于镍-63的价格很高*每克约4000美 兀+，这款电池仍然十分昂贵。
研究人员表示，已使用最低活度(2.7 53)镍-63进行实验。
由于没有使用高活度放射性 物质的资质，“正在寻找能够帮助我们开展实 验研究的合作伙伴”。
这个伙伴可能是俄原集 团的某个下属企业。
镍-63电池可应用于多个领域，包括武器与装备（跟踪装置）$医学（心脏起搏器、仿 生、听力与视力植入片、整形外科）$工业生 产和基础设施（结构和管道完整性监控系统，阀门状况监控系统、温度和压力传感器）以及通信技术（便携设备馈电系统、电脑一 体化系统）等。
(中核战略规划研究总院伍浩松赵宏）加德企业签署镥-177供应协议【德国ITM公司网站2020年10月29日报 道】加拿大Isogen公司近日与德国ITM医用 同位素公司（ITM Medical Isotopes)签署繪-177 供应协议。
基于63Ni辐伏同位素电池原型封装初探
通过对非放封装件在几种情形下特性曲线对比在依次排除元 件自身灌料芯片不 锈钢 片之 间 相互作用的影响后对自然老化,年后的加载电 镀 +&+0";$-T;不 锈 钢 片 的 封 装 件 进 行 测 试结 果 示 于图(可看出原件加载$-T;封装后及自然老化相 对 于 非 放 获 得 的 增 益 基 本 重 合表 明 一 定 使 用 周 期 内 在$-T;源 持 续 辐 照 下 其 负 面 作 用 对 获 得 较 为 稳 定 的 增 益 影 响 近 似 可 忽 略
摘要以加载有$-T;源片的 JW-+,%U 型探测器为处理件$在 完 成 对 封 装 材 料 的 配 方 选 择)灌 注 工 艺)流 程 的 制 定 并 得 到具有较好工艺性的灌注条件的基础上$分别对原件)加载不锈钢圆片器件)加载电镀+&+0";$-T;不锈钢圆 片 器 件 进 行非放)放射灌注封装%在对 灌 件 可 靠 性 进 行 检 测 的 基 础 上$着 重 考 察 了 原 件)无*加 载 不 锈 钢 圆 片 灌 件)加 载 电 镀 +a+0";$-T;不 锈 钢 圆 片 灌 件 封 装 前 后)自 然 老 化 及 人 工 加 速 老 化 后 电 学 输 出 特 性$即 考 察 在$-T;源 持 续 辐 照 下$灌 料)$-T;源)不锈钢片)芯片以及其他部件构成的体系内部之间相互作用 关 系$即 封 装 件 特 殊 要 求///屏 蔽 性)时 效 性% 研究结果表明$对以上结构的 JW-+,%U 型探测器组件采用该种 封 装 方 式 后 除 改 善 探 测 器 组 件 的 环 境 适 应 性$特 别 是 在 保 证 放 射 源 使 用 安 全 性 的 基 础 上 具 有 较 为 稳 定 的 电 学 输 出 性 能 $这 为 辐 伏 效 应 同 位 素 电 池 封 装 提 供 了 参 考 % 关 键 词 灌 注 &自 然 老 化 &加 速 老 化 &电 学 性 能
一种基于镍-63源和氮化镓器件的微型核电池[发明专利]
![一种基于镍-63源和氮化镓器件的微型核电池[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/bbca58012e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e2ec.png)
专利名称：一种基于镍-63源和氮化镓器件的微型核电池专利类型：发明专利
发明人：刘玉敏,何绍威,张光辉,李嘉芯,马晨雨,尧文斌,姜雪纯
申请号：CN202210317936.1
申请日：20220329
公开号：CN114678155A
公开日：
20220628
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种基于镍‑63源和氮化镓器件的微型核电池。
这种核电池的基本结构包括：镍‑63源，氮化镓器件和电池防护层。
首先，通过MOCVD外延生长技术获得具有p型氮化镓帽子层‑p 型氮化铝镓窗口层‑p型氮化镓发射层‑n型氮化镓基区层‑n型氮化铝镓背散层‑n型氮化镓缓冲层‑三氧化二铝衬底层结构的外延片。
接着，利用电子束金属蒸镀机生成p型格栅接触电极层和n型接触电极层，制备形成氮化镓器件。
最后，将薄片状镍‑63源耦合加载到p型格栅接触电极层上，封装完成微型核电池。
该电池具有体积小、重量轻、能量密度大、使用寿命长、可微型化和集成化、维护服务频率低、环境适应性强等特点。
因此，它是低功率电子器件理想的微型电源。
申请人：东华理工大学
地址：344000 江西省抚州市学府路56号
国籍：CN
代理机构：北京伟思知识产权代理事务所(普通合伙)
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基于镍-63硅基辐伏能量转换结构初探
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[1] Zou Y, Huang N K 2006 NUCLEAR TECHNIQUES 29 [2] Kavetskiya A, Yakubovaa G, Yousafa S M, Bower K 2011 Applied
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强63Ni片状源β粒子发射率的测量方法
强63Ni片状源β粒子发射率的测量方法
张利峰;马俊平;张磊;张海旭;闫素娟;姚历农;罗志福
【期刊名称】《同位素》
【年(卷),期】2015(028)001
【摘要】用于63Ni辐生伏特电池的片状63Ni源β粒子发射率存在难于测量的问题,本文根据闪烁探测器的测量原理建立了闪烁电流法的相对测量方法.利用该测量方法对自制的63Ni源的发射率进行了测量,对所测结果进行了分析,初步认为闪烁电流法是一种用于测量高发射率片状63Ni源β粒子发射率的可行方法.
【总页数】3页(P25-27)
【作者】张利峰;马俊平;张磊;张海旭;闫素娟;姚历农;罗志福
【作者单位】中国原子能科学研究院同位素研究所,北京102413;中国原子能科学研究院同位素研究所,北京102413;中国原子能科学研究院同位素研究所,北京102413;中国原子能科学研究院同位素研究所,北京102413;中国原子能科学研究院同位素研究所,北京102413;中国原子能科学研究院同位素研究所,北京102413;中国原子能科学研究院同位素研究所,北京102413
【正文语种】中文
【中图分类】TL84
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2024届上海市静安区高三上学期一模物理核心考点试题一、单项选择题（本题包含8小题，每小题4分，共32分。
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因高压输电线的电压和电流很大，可采用互感器进行测量。
如图所示，电压互感器和电流互感器分别连接在高压线上，设两个互感器的原、副线圈的匝数比分别为、，两个互感器所连的电表的示数分别为a、b，则高压输电线的电压和电流分别为（ ）A．，B．，C．，D．，第(5)题1970年4月24日，中国成功将第一颗人造卫星——东方红一号送入近地点441km、远地点2368km的椭圆轨道，运行周期为114分钟，设计寿命仅20天。
但是至今，东方红一号卫星仍在空间轨道上运行，已知地球半径为6400km，万有引力常量。
根据以上数据，可估算出（）A．地球的质量B．东方红一号在近地点的动能C．东方红一号在近地点受到的万有引力D．东方红一号在远地点的向心力第(6)题镍63（）核电池是一种利用镍63同位素进行能量转换的装置，工作原理基于镍63同位素的放射性衰变，其半衰期为100.1年，在衰变过程中，镍63同位素会释放出一个高能电子，同时转变成稳定的铜63（）同位素。
一种准真空介质的同位素β辐射电池应用系统的研究
一种准真空介质的同位素β辐射电池应用系统的研究发布时间：2021-05-12T12:31:43.000Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷第4期作者：吴少罡[导读] 目前，同位素β辐射伏特效应微电池在微电机系统中占据了很重要的位置吴少罡苏州大学能源学 215006【摘要】：目前，同位素β辐射伏特效应微电池在微电机系统中占据了很重要的位置，但同位素β辐射伏特效应微电池受到输出电压和功率很低、半导体禁带宽度、易受辐射损伤阈值导致输出衰减、以及材料和器件加工工艺等因素影响，一直是应用的难点，本文研究的以准真空为介质的β辐射电池的输出电压高，没有半导体的各种限制因素影响。
因此，本文针对一种能够有效避免上述技术问题发生的准真空介质的63Ni 或147 Pm同位素源β辐射电池作了探索性研究，并研究设计了通过对其并联、直流变压后给二次锂电池交替充电的一个应用系统，从而达到源源不断收集能量集中使用的目的，具有很高的应用前景和应用价值。
【关键词】：β辐射；电池；准真空；如今，微动力能源是微电机系统（MEMS）的重要基础，同位素β辐射伏特效应微电池作为微动力能源在微电机系统中占据了很重要的位置，但同位素β辐射伏特效应微电池受到输出电压和功率很低、半导体禁带宽度、易受辐射损伤阈值导致输出衰减、以及材料和器件加工工艺等因素影响[1]，这一系列问题一直是应用的难点。
而准真空介质β辐射电池的输出电压高，又没有半导体的各种限制因素影响，在实际应用中具有很高的价值。
因此，本文就是针对一种能够有效避免上述一系列问题发生的准真空介质的63Ni 或147 Pm同位素源β辐射电池作了相关的制作研究及其应用系统的设计探索。
1材料与方法1.1 材料选择：以63 Ni同位素为例来设计制作的一个单元的β辐射电池。
设计输出功率为1mw，活度为 1Ci的63 Ni同位素，其规格是长1.4cm、宽 1.4cm、厚度0.1mm。
1.2 制作方法：在上述规格的63 Ni同位素源外面套一个不锈钢材质封闭的长方体作为收集极，外接一个导线作为负电极，其中不锈钢材质封闭的长方体的内长 2cm、内宽 2cm、内厚为2.1mm，并且强度应能承受一个标准大气压。
镍同位素核电池
镍同位素核电池
镍同位素核电池是一种新型的微型原子能电池，它利用镍63核同位素衰变技术结合金刚石半导体模块来产生电能。
这种核电池的工作原理是通过放射源镍-63发射的β粒子（电子）在金刚石半导体中产生电流。
北京贝塔伏特新能科技有限公司开发的这款核电池，采用了单晶金刚石半导体，厚度约为10微米，将一个2微米厚的镍-63薄片放置在两个金刚石半导体转换器之间，从而将放射源的衰变能量转化为电流，形成一个独立的单元。
此外，该公司宣布的BV100是世界上首块即将量产的核电池，其功率为100微瓦，电压3V，体积仅为15 X 15 X 5立方毫米，非常小巧，甚至比一枚硬币还要小。
这一技术的突破使得原子能电池的微型化、模块化和低成本成为可能，为民用化进程开启了新的道路。
值得一提的是，镍同位素核电池的研发和应用，不仅在技术上取得了重大进展，而且在未来的能源解决方案中具有潜在的应用价值，特别是在对尺寸和重量有严格要求的领域，如航天、医疗植入设备和远程传感器等。
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２ １年 ３ ０ ２ 月
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科
学
技
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中图分类号 ：Ｌ １； Ｂ ２ Ｔ ８ ４ Ｔ ４ 文献 标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ ６ ３ （ ０ ２ ０ — ３ ５０ １ ０ ９ １ ２ １ ） ３０ ７ —５
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高 晖， 张华明， 罗顺忠， 王和义
（ 国 工 程物 理 研 究 院 核 物 理 与 化 学研 究 所 ， Ｉ 绵 阳 ６ １Ｏ ） 中 四ＪＩ ２ ９Ｏ
摘要 ： 以加 载 有 Ｎｉ 片 的 ＧＤ ２ ７ 型 探 测 器 为 处 理 件 ， 完 成 对 封 装 材 料 的 配 方 选 择 、 注 工 艺 、 。 源 ３１Ｙ 在 灌 流 程 的 制定 并 得 到具 有 较 好 工 艺 性 的 灌 注 条 件 的 基 础 上 ， 别 对 原 件 、 载 不 锈 钢 圆 片 器 件 、 载 电镀 分 加 加 ８ １ ×１ Ｂ Ｎ 不锈 钢 圆 片器 件进 行 非 放 、 射 灌 注 封 装 。在 对 灌 件 可 靠 性 进 行 检 测 的基 础 上 ， 重 ．４ ０ ｑ。 ｉ 放 着 考察 了原 件 、 ／ ｎ 不 锈 钢 圆片 灌 件 、 载 电 镀 ８ １ ×１ Ｂ 不 锈 钢 圆片 灌 件 封 装 前 后 、 无 ａ载 加 ． ４ ０ ｑ。Ｎｉ 自然 老化 及 人 工加 速老 化 后 电学 输 出特 性 ， 考 察 在 Ｎｉ 持 续 辐 照 下 ， 料 、 Ｎｉ 、 锈 钢 片 、 片 以 及 其 他 即 。 源 灌 。 源 不 芯 部件 构成 的体 系 内部 之 间相 互 作 用 关 系 ， 封 装 件 特 殊 要 求— — 屏 蔽 性 、 效 性 。研 究 结 果 表 明 ， 以 即 时 对 上结 构 的 Ｇ ３ １ Ｙ 型探 测器 组 件 采 用 该 种 封 装 方 式 后 除 改 善 探 测 器 组 件 的 环 境 适 应 性 ， 别 是 在 保 证 Ｄ ２７ 特 放射 源使 用 安 全性 的基 础 上 具 有 较 为 稳 定 的 电学 输 出性 能 ， 为 辐 伏 效 应 同位 素 电池 封 装 提 供 了 参 考 。 这 关键词 ：Ｄ ２７ 型探测器 ； 注； Ｇ ３ １Ｙ 灌 自然 老 化 ； 速 老 化 ； 学 性 能 加 电
Байду номын сангаас
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