マイクロ原子力電池

原子力電池で検索すると、日経BPの2010年5月18日の記事「世界の果てに「原子力電池」」ですが、10年間メンテ不要だから、電池と呼ぶのでしょうが、重さは50トンですから、私のイメージとは異なります。燃料電池という言葉もありますが、電池ってどういう定義されているのでしょうか。そのうち調べてみます。

さて、Transducers 2007レポートの「100年間使える超小型電池でバッテリ交換を不要に 」（Web魚拓）記事が、2007年の技術動向ですが、原子力電池（ここではマイクロ原子力電池となっていますが）の技術を概観するには、いいのではないでしょうか。

電池の寿命をまったく意識せずに済む発電機がMEMS分野では研究されている。放射性同位元素を利用した発電機である。放射性同位元素は、同位体(原子番 号が同じで質量数が違うもの)の中でも、放射線を出しながら徐々に別の元素へと変化していく(崩壊していく)元素のこと。放射線の発生期間は「半減 期」(材料の半分が別の元素に変わるまでの期間)で定義されている。半減期は同位元素の種類によってさまざまで、数秒以内という短いものから、数年～数百 年と長いものまである。

上の図はニッケル63を使ったものですが、

Cornell Universityの研究グループは、ニッケルの放射性同位元素であるニッケル63(Ni-63)を使った超小型発電機の研究を進めてきた。Ni-63 は、動力源として有利な特徴がいくつかある。まず、半減期が非常に長い。100.2年もある。電源の寿命を意識することなく、電子機器を動かせる。発生す る放射線はベータ線だけある。アルファ線とガンマ線は放射しない。そして、これは放射性同位元素に共通なのだが、放射線の強度が温度に依存せず、一定であ る。 

と、紹介されています。で、容量については、

弱点は、発生電力が平均でμWオーダーときわめて低いこと。携帯電話機はとても無理であるし、ノートPCに至っては論外である。現在想定されている用途は、心臓ペースメーカーの電源やセンサーモジュールの待機用バックアップ電源といったところだ。 

 と、されています。


 

「25年使えるマイクロデバイス用の原子力電池」の元となっているのがMITのTechnology Reviewの2009年11月17日に投稿された記事「A 25-Year Battery（その１） （Web魚拓）」「その２（Web魚拓）」です。

この記事によると、医療用のデバイスを開発しているWidetronix 社が提供する新しい電池のプロトタイプが次の写真です。

トリチウムが発するアイソトープが、SiCに照射されることで、電気に変換するとかの説明があります。設計上25年使用できるとのこと。

かつてペースメーカに使用され50年動作する原子力電池がリチウムイオン電池にとって変わられたが、トリチウムを使用したアイソトープ電池が、再度、とって変わるかもしれないという意見も。

医療用、軍事用、対タンパ用、センサー用とか適用について述べられています。電池不要な小さなデバイスが実現することは、世の中に大きな影響を与えます。

さらに、もっと、大きな容量にはならないのでしょうか？記事によれば、Lockheed Martin社によりテストされているプロトタイプは25 ナノワット発電したようです。

マイクロメータレベルのフィルム上に並べて、パッケージし、より高出力にできるようなことも。

それからWidetronixは軍事用（対タンパ）のテストにも合格しているとのこと。で、マイクロワットレベルあれば、使えるとも。また医療用に500$で販売されることを期待しているとのこと。

ということは、MEMS技術の向上で単体の性能を向上させ、パッケージに工夫をこらしてマイクロワットレベルにし、医療用や軍事用で使用していき普及していくと。そして、組み込みデバイスすべてが電池交換不要になるというストーリですか。

さらなる展開には 出力がワットレベルにならないといけないでしょうね。トリチウムを使用した電池が、ここ10年くらいでワットレベルになるか、どうでしょう？
技術の目利きが必要ですが、なかなか予想は難しいですね。

これも疑似科学なの？

　さらに、話はそれますが、「異端科学を楽しむ」では、ウイルス進化説やアクア説も異端科学に括られていて、常識とは異なるに分類されています。


常識とは異なることの主張を応援したくなる性癖をもっているから、トリチウム電池を調べる気になっているのかもしれません。


＝＝＝＝引用開始＝＝＝＝

ウイルス進化説

進化の原因は、ウイルスが感染することにより、寄主のDNAにウイルス起源のDNA（他の種からウイルスに組み込まれたものを含む）が組み込まれ、遺伝的形質が変化するとする説。ウイルス進化説に従えば、多数の固体に同じウイルスが感染することにより、中間形（ミッシングリンク）を経ることなく、遺伝的に異なる集団が短期間で生まれる。ウイルスの感染によるDNAの移転は確認されているが、感染による進化は確認されていない。中原英臣と佐川峻が提唱し、論文、啓蒙書がある。


水生類人猿説（アクア説）

人類は、初期段階で、海辺で生活していた時期があり、これに適応するため、直立二足歩行が可能となったとする説。水中では浮力の助けで直立二足歩行を獲得しやすく、直立二足歩行を行うと海に入っても顔だけ水上に上に出せて、有利である。直立歩行以外に、体毛が薄くなり皮下脂肪が厚くなったもの海辺での生活への適応として説明される。化石上の証拠はない。

＝＝＝＝引用終了＝＝＝＝

擬似科学か？

　トリチウム電池について、自分のまわりの人に、今これに興味があると紹介すると、胡散うさい、嘘やろ、なんか違うで、と否定的な意見が多いのが現状です。トリチウム電池は、常識では考えられない、というのが一般的です。
さて、トリチウムを材料に電池にする技術が、擬似科学とかトンデモ科学の一種で、実用化は困難なものなんでしょうか？
皆さんは、否定的ですが、もう少し、情報を整理してみようかと思っています。

さて、話はそれますが、暴論日記で疑似科学について整理されている内容が面白いと思いました。以下に分類を書き出しますが、原文（魚拓）には、もっと独特の面白さがあります。

＝＝＝抜き出し開始＝＝＝
＜Ⅰ＞論理構成が『二元論』
【ａ】『天然』信仰
【ｂ】『昔は良かった』系
【ｃ】『用量』『禁忌』の欠如
【ｄ】悪魔の証明
＜Ⅱ＞科学への『無知』と用語の『誤用』
【ａ】『論理』『手法』『条件』に無頓着
【ｂ】『単位』に無頓着
【ｃ】文学的表現との混用
【ｄ】効能などの『万能性』
【ｅ】ワンフレーズ的キーワード使用法
【ｆ】論理の飛躍･すり替え
【ｇ】擬人化
【ｈ】恫喝系
＜Ⅲ＞権威主義
【ａ】『○○博士』『☆☆教授』などの研究者･開発者の大看板：
【ｂ】研究機関などの強調
【ｃ】マスメディアの権威化
【ｄ】『風説』の権威化
【ｅ】既存権威への思い込みと敵意
＜Ⅳ＞無謬の論理
【ａ】客観的条件の未提示
【ｂ】『好転』反応
【ｃ】陰謀系
【ｄ】『疑念』を拒絶
【ｆ】ダブルスタンダード
＜番外編＞ノンフィクション系ベストセラー
＝＝＝抜き出し終了＝＝＝

トリチウム電池の用途

 「WBB最新情報」の情報「25年使えるマイクロデバイス用の原子力電池」、

では、蓄えられるエネルギー量や出力の能力の記述がありません。「マイクロデバイス用」というのが味噌で、ちっちゃなものならOK、なのかな？

　ケータイやモバイル機器、まして電気自動車には、到底、無理なのかもしれません。

　とは、いうものの、MEMS分野等の技術が進み（たとえば、表面積の増加等）、効率が向上し、適用範囲が拡大するのではないのかなと考えています。

　さて、どうなんでしょう。

このサイトを作ろうかなと思ったきっかけ

 このサイトを作ろうかなと思ったきっかけは、以下のWebをみたからです。
「25年使えるマイクロデバイス用の原子力電池」


最近のモバイル機器の普及は、電池が、より重要になってきたという印象をもっています。で、25年に惹かれ、さらに原子力電池という耳慣れない言葉で、ついつい注目してしまいました。

http://wirelessbroadband.seesaa.net/article/135531263.html

さて、この情報性に信憑性はあるのか。信じていいのか。もし、本当だったら世の中変わるな、と思いました。

念のために、Web魚拓に保存しておきます。
http://megalodon.jp/2010-0803-1156-15/wirelessbroadband.seesaa.net/article/135531263.html

原子力電池

トリチウム電池は原子力電池の一つに分類されます。

原子力電池には、 熱電変換、熱イオン、アルカリ金属熱変換、圧電変換、光電変換と、複数の方式が、Wikipediaで説明されています。

本ブログで扱うトリチウム電池と称しているのは、トリチウムから発生するアイソトープをSiCに吸収させ、そのエネルギーを電気に変換するもので、方式が少し異なります。




＝＝＝＝

原子力電池 - Wikipedia

（2010年7月31日）を引用しておきます。

＝＝＝＝
原子力電池（げんしりょくでんち）とは物理電池の一種であり、放射性元素の原子核崩壊の際に発生するエネルギーを利用して電力を発生させる。アイソトープ電池 (en)、RI発電器ともいう。
＝＝＝＝
種類

熱電変換方式
    放射性核種の原子核崩壊の際に発生するエネルギーを熱として利用し、熱電変換素子により電力に変換する。実用される原子力電池にはアルファ崩壊を起こす核種であるプルトニウム238やポロニウム210が用いられ、発生したアルファ線が物質に吸収されて生じた熱を利用している。
熱イオン変換方式
    このタイプは実用化されていない。
アルカリ金属熱変換方式
    ソビエトの人工衛星に搭載され、ナトリウムが漏れる事故を起こしている。
圧電式変換方式
    このタイプは実用化されていない。
光電変換方式
    放射性同位体によって励起された蛍光体から発せられる光を光電変換素子(太陽電池)によって電気に変換する。
＝＝＝＝
適用分野

宇宙

宇宙空間で人工衛星に搭載されて1960年代から使用されたが、原子炉を搭載する人工衛星と同様に打ち上げ失敗や墜落で放射性物質をまき散らすリスクがあり、現在は十分な太陽放射の得られる地球軌道周辺では太陽電池が一般的である。

宇宙探査機については小惑星帯までは太陽光放射量も十分なため、小惑星帯よりも内側でのみ活動する探査機の電源には太陽電池が使われる。しかし小惑星帯よりも外側で活動する探査機の場合は、太陽からの光が弱い上に目標到達に長い時間（打ち上げから木星到達までには、軌道や位置関係にもよるが最低1年以上）がかかるので、原子力電池以外の選択肢は事実上存在しない。

パイオニア10号・11号とボイジャー1号・2号の他、木星探査機ガリレオや土星探査機カッシーニなどに使われて現在も運用が行われている。2006年1月に打ち上げられたNASAの冥王星探査機ニュー・ホライズンズにも原子力電池が搭載されている。
これらの外惑星探査機だけでなく、太陽探査機のユリシーズも太陽の極軌道（地球などの公転面に対して垂直に近い軌道）に投入するためには木星を利用したスイングバイを行う必要があったため、木星付近での活動に支障が無いように原子力電池を搭載している。

長寿命という特性があるので、打ち上げから30年近く経つボイジャー1号とボイジャー2号は現在でも太陽系外で稼動し続け、星間空間の探査・観測ミッションを続行している（パイオニア10号は2003年に、パイオニア11号は1995年に通信途絶）。
僻地

シベリアの北極海周辺ではかつて多数の原子力電池が使用された。その後、十分な管理がされないまま放置されている物がある。
医療

実験的にプルトニウム238を用いた原子力電池はその長寿命を生かして一時期埋め込み型心臓ペースメーカーの電源として利用された。この用途には現在、リチウム電池が用いられている。また、体内埋め込み利用を念頭に、ニッケル63をエネルギー源としMEMS技術を利用した新世代のマイクロ原子力電池の開発が行われている[2]。但しプルトニウムを民需用に使うことに対する技術的かつ政治的制約があり現実的な実用化の目処は付いていない。
＝＝＝＝