Speakers
Dr
秀佐 梁Dr
磊 帅
(中国科学院高能物理研究所)
Description
随着微机电系统及深空、深海、极地等极端环境探测技术的飞速发展，对长寿命、免维护、高稳定性的微能源需求日益迫切。放射性同位素电池因其能量密度高、环境适应性强等优点成为理想选择。其中，辐致光伏（RPVC）电池作为一种间接转换型核电池，通过发光材料将辐射能转化为光子，再由光伏器件转换为电能，这种架构利用了发光材料优异的抗辐射性能，有效屏蔽了高能粒子对半导体换能器件的辐射损伤，在延长器件使用寿命方面具有显著优势。
本研究提出了一种基于伽玛源的辐致光伏同位素电池设计方案：在独块闪烁体中心放置伽玛点源，然后在闪烁体侧面耦合太阳能薄膜电池，最后通过储能模块进行电源的输出控制。在闪烁体的选择上，通过实验对比了CsI、GAGG、LYSO以及BGO四种闪烁体在相同辐照条件下的输出电流大小，表明CsI的辐射能至光能再至电能的总体转换效率最高。与Sr-90等β源相比，伽玛源的成本与实验难度相对更低，但需考量剂量率的安全性，通过比较Ba-133、Cs-137、Co-60三种放射源在CsI闪烁体中能量沉积密度随入射深度的变化曲线，得到三种放射源在闪烁体尺寸为20×20×20cm3时的沉积能量与伽玛射线出射能量比分别为99%、91%、78%，考虑到剂量率的安全性，拟选择1mCi的Ba-133做为系统样机研制的备选源项，CsI闪烁体尺寸设计为10×10×10cm3，理论上输出功率达到20nW，能量转换效率达到1%以上。
