一种基于pzt下动态热电转换机制的放射性同位素电池的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种放射性同位素电池，具体涉及一种基于PZT下动态热电转换机制的放射性同位素电池。
【背景技术】
[0002]原子核成分(或能态)自发地发生变化，同时释放出射线的同位素称为放射性同位素。放射性同位素电池正是直接利用放射性同位素衰变释放出射线所具有的电能或是利用换能器件将放射性同位素衰变释放出射线的能量转换成电能，并将电能输出，从而达到供电目的。由于放射性同位素电池具有服役寿命长、环境适应性强、工作稳定性好、无需维护、小型化等优点，目前已在军事国防、航天航海、极地探测、生物医疗、电子工业等重要领域被广泛应用。
[0003]放射性同位素电池首先由英国物理学家HenryMosley于1913年提出，而有关放射性同位素电池的研究主要集中在过去的50年里，其大致可分为四类:①静态辐射热转换方式放射性同位素电池的研究;②动态热电转换机制放射性同位素电池的研究;③辐射伏特效应放射性同位素电池的研究;④其他辐射效应转换机制放射性同位素电池的研究。上述四类放射性同位素电池的研究结果表明，能量转换效率低仍是目前放射性同位素电池的共性所在。静态辐射热转换方式放射性同位素电池的发展主要得益于国家层面的研究开发，特别是温差式热电转换机制放射性同位素电池的设计与制造目前在美国已日趋完善，但静态辐射热转换方式放射性同位素电池的热电转换效率仍较低，仅为4%?8%，导致其使用区域大幅减小、民用化过程较为困难。辐射伏特效应放射性同位素电池以半导体材料为换能单元，可实现同位素电池器件小型化，扩大了同位素电池的应用范围，且随着材料科学的飞速发展取得了一定的研究成效，但辐射伏特效应放射性同位素电池存在长期辐照下半导体材料性能退化的问题，降低了其使用寿命。与静态辐射热转换方式放射性同位素电池和辐射伏特效应放射性同位素电池相比，动态热电转换机制放射性同位素电池具有较高的能量转换效率，使其成为目前放射性同位素电池的重要研究方向，但传统动态热电转换机制放射性同位素电池存在高速运转部件润滑困难、高速转动产生的惯性矢量影响系统稳定性的技术瓶颈，并始终未能实现研究模型的实质性突破。本实用新型提出的一种基于PZT下动态热电转换机制的放射性同位素电池可突破传统动态热电转换机制放射性同位素电池存在的上述技术瓶颈。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是提供一种基于PZT下动态热电转换机制的放射性同位素电池，已解决传统动态热电转换机制放射性同位素电池存在的高速运转部件润滑困难、高速转动产生的惯性矢量影响系统稳定性问题。
[0005]本实用新型是通过以下技术方案实现的，一种基于PZT下动态热电转换机制的放射性同位素电池，其特征在于:包括热源结构、换能结构、散热器和惰性气体管道;热源结构包括热源腔体和热源装置，热源腔体包括热源腔体外壳，热源腔体外壳两端渐变收缩并装配气动单向阀，热源腔体外壳内通过热源装置支架固定设有热源装置，热源装置包括放射源，放射源外围依次设有导热壁与防辐射层;换能结构包括圆柱腔体和PZT元件，圆柱腔体包括圆柱腔体外壳，圆柱腔体外壳底部通过PZT元件支架固定设有PZT元件，圆柱腔体外壳顶部向下延伸出一气流管，气流管出口位于PZT元件正上方，气流管出口处装有活动式尖端喷嘴，PZT元件通过导线与电池正极、电池负极连接;热源腔体和圆柱状腔体通过惰性气体管道首尾相连，并充入惰性气体，惰性气体在热源腔体、圆柱状腔体和惰性气体管道内形成气流循环;散热器固定安装于圆柱状腔体气流出口端和热源腔体气流入口端之间的惰性气体管道壁外表面。
[0006]热源腔体外壳、热源装置支架、圆柱腔体外壳、气流管、PZT元件支架和惰性气体管道壁均由耐高温高压的材料制作，可以是316不锈钢、304不锈钢或310不锈钢。
[0007]防辐射层的材质可以是钽合金，钽合金具有结构强度大、感生放射性、毒性低、经济的优点;防辐射层也可采用铅薄膜来制作。
[0008]导热壁的材质可以是BN，BN具有热传递效率高、耐辐射、不反应、经济的优点；导热壁也可采用镍基抗氧化合金来制作。
[0009]放射源可以为238PuO2-Mo陶瓷或238PuO2微球，238PuO2-Mo陶瓷或238PuO2微球具有半衰期长、功率密度高、易于屏蔽、毒性小、有害杂质少、防护简单的优点。
[0010]气动单向阀可采用JKT-420Mpa气动单向阀;活动式尖端喷嘴可采用槽缝式吹风喷嘴或CC/C扇形喷嘴;PZT元件的材质可以是PbZrT13;导线可采用GN500镀镍铜芯高耐火绝缘导线；电池正极和电池负极材料相同，可以是金属Au、Pd、Pt、Al、Cu、Ni或Ti。
[0011]散热器可以是石墨散热器或超导热管，石墨散热器或超导热管具有导热系数高、易组配、耐高温、低热阻的优点;惰性气体可以为Ar或Ne。
[0012]相较于现有技术，本实用新型通过采用PZT为换能元件，有效突破了传统型动态热电转换机制放射性同位素电池局限于气流驱动热机或涡轮机转动而产生的高速部件运转润滑困难、高速转动的惯性矢量影响系统稳定性等关键技术瓶颈，有较大的社会效益与显在的经济价值，具有清洁环保、寿命长、适用性强等优点。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的结构示意图。
[0014]图中:1-热源腔体，2-热源腔体外壳，3-热源装置支架，4-防辐射层，5-导热壁，6_放射源，7-气动单向阀，8-圆柱腔体，9-圆柱腔体外壳，10-气流管，11-活动式尖端喷嘴，12-PZT元件，13-导线，14-电池正极，15-电池负极，16-PZT元件支架，17-散热器，18-惰性气体管道，19-惰性气体管道壁，20-惰性气体。
[0015]具体实施例；