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Energía verde y silicio nuclear
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Creo que muy pocas personas son conscientes de que toda la industria de las energías renovables hoy depende de la labor de los reactores de investigación. Se trata de conseguir que el silicio-nuclear dopado (Yalḳ), que se utiliza para la producción de semiconductores de alta potencia, sin la cual es imposible RES. Ahora más.
12 pulsos rectificadores (colgando izquierda) ultravysokovoltnyh líneas eléctricas son también consumidores importantes de silicio dopado nuclear. i>
Si nos fijamos en el diagrama de cualquier energía solar o eólica, asegúrese de ver allí inversor - máquinas eléctricas que convierten la corriente continua entre sí y variables de red. Ellos necesitan gestionar dinámicamente el flujo de electricidad en el SES o el molino de viento y de acoplamiento con la red global de suministro en el modo correcto.
Estas cajas poco atractivos convertir megavatios tensión continua de varios cientos de voltios en 50 hertz 10-35 kV. i>
Y dentro de ellos trabajan aquí son el conjunto clave - se trata de una sola fase puente H 6 MW tal, es de 8 tiristores IGCT, que están por debajo de i>
.
Inversores a su vez son conjuntos de filtros pasivos, inductores y transformadores de los trabajadores y lo más importante - llaves eléctricas potentes. El inversores de energía hoy emplea dos tipos de interruptores semiconductores - transistores IGBT y tiristores IGST (por cierto la carta que en estos dispositivos represento totalmente diferente :))
tiristores IGCT (comprimido izquierda) y administrar el esquema (a la derecha). El tiristor está hecho de una oblea de silicio circular i>
Y el IGBT abierto módulos un poco menos de energía. No hay necesidad de una unidad de compuerta de alta corriente, y la clave se ensambla a partir de muchos pequeños cristales i>
Relativamente pequeño semiconductor cambia hoy tienen tensiones de funcionamiento máximo hasta 7000 voltios a una corriente de funcionamiento de 5000 A, es decir, el tamaño de un platillo de té capaz de conmutar 35 megavatios. Junto con la mayor eficiencia en la región de 99% y una frecuencia relativamente alta de conmutación dichas claves mundo en gran parte determinada de la electrónica de potencia modernos. Hoy en día, además de energía y líneas eléctricas renovables corriente ultra-alta tensión, el principal consumidor de este tipo de productos son actuadores (motores), con una alta eficiencia y de trabajo flexible -. Tales como accionamientos eléctricos, vehículos eléctricos y Tesla de alto rendimiento máquinas herramientas
El tiristor en el cuerpo (el llamado press-pack) y la oblea de silicio real, que conmuta la corriente. i>
Por lo tanto, todos los interruptores semiconductores con voltajes operativos por encima de 1600 voltios están hechas de silicio, que ha sido irradiado en un reactor nuclear - silicio dopado nuclear. Actualmente, alrededor de 150 toneladas de silicio en este año reciben dos docenas de irradiadores, por lo general sobre la base de los reactores de investigación. Los fabricantes están repartidos por todo el mundo, y el volumen del mercado - unos 150 millones de dólares al año, y esta es una de las más grandes del mercado mundial de los productos de isótopos. Incluyendo varios reactores de investigación de Rusia (Universidad Politécnica de Tomsk, Karpov, Faro, RIAR) proporcionan alrededor del 10% de la oferta mundial. Por lo general, la organización propietaria del reactor funciona en conjunción con los proveedores de silicio, que preparan la materia prima, y proporcionar una barras rompedoras en el plato y la comercialización.
El lingote después de la irradiación y recocido. i>
Silicio dopado Nuclear (o de neutrones transmutación silicio dopado) es una de silicio ultra-pura, en la que la radiación de neutrones de la parte reactor de los átomos del isótopo 30Si transmutados en átomos de fósforo 31P, la creación de dopado de tipo n conductividad. Tradicionalmente, un dopaje tales se crea mediante la mezcla de una cantidad muy pequeña de fósforo en la masa fundida de silicio, pero el problema es que mientras análisis local de dopante puede diferir por decenas de por ciento de la media. El interruptor de alta tensión de tal variación conduce a la aparición de "puntos calientes", donde comienza a fluir mucho más corriente que la media nacional y los transistores o tiristores descansos. Doping por irradiación de neutrones permite a través de algunos ajustes para lograr la uniformidad de las mejores que 5% de desviación del promedio -. A veces mejor que el 3%
Esta compañía danesa dispositivo de irradiación Topsil, que primero tomó la producción comercial Yalḳ a finales de los años 70. i>
Para ello, el lingote de silicio monocristalino puro colocado en un reactor nuclear, posiblemente protegido de la radiación gamma y los neutrones rápidos que dañan la estructura cristalina. Para los valores estándar de los reactores de investigación de flujo de neutrones (10 12 sup> a la 10 14 sup> de neutrones por cm 2 sup> por segundo) que se requiere de un par de horas a días de exposición Para obtener una conductividad predeterminada del cristal de silicio. Este dopaje se produce por la reacción de 30 sup> Si + n - & gt; 31 sup> Si - & gt; 31 sup> P (vida media de 2,6 horas), y el resultado El silicio es necesario para mantener un par de días, ¿cuál sería su radiactividad ha caído a niveles seguros.
La relación entre la dosis de neutrones, conductividad y obtener el contenido del dopante en Yalḳ i>
Durante barra de irradiación girar y moverse hacia arriba y hacia abajo para la iluminación uniforme de neutrones. Además de algunos reactores de gran alcance usada perfiles de cadmio absorbedor o boro, que además suaviza axial desigual del flujo de neutrones.
Sin embargo, hoy en día existen métodos no nucleares de silicio dopado, que permite obtener una calidad casi nuclear, y están siendo expulsados del campo Yalḳ 600-1600 voltios, que se utilizó anteriormente sólo como silicio nuclear. Sin embargo, cuanto mayor sea el voltaje todavía no está sujeto a los métodos químicos, y dentro de la tendencia general a aumentar la electrónica de potencia específicos de tensión de alimentación está constantemente subiendo, de modo que el lugar tiene de silicio Yalḳ.
Otra tecnología de obleas de silicio dopadas (CZ, CZ-PAI, FZ-PFZ y nuclear FZ-DTN) se centró en diferentes nichos, incluyendo voltaje, la imagen del fabricante líder de silicio Topsil i>
Por otra parte, los analistas predicen el crecimiento de Yalḳ consumo asociado con un aumento en el número de vehículos eléctricos con batería de alto voltaje (cuando el voltaje de la batería es de 800 voltios ya se utilizan llaves con una tensión de funcionamiento de 1600 voltios o más, basado en el silicio Yal). Algunas estimaciones dicen sobre el crecimiento del mercado de 150 a 500 toneladas o más en la próxima década. Por lo tanto, muchos reactores de nueva construcción en la etapa de diseño ponen los canales para obtener silicio dopado nuclear, con la esperanza de reducir el costo para los contribuyentes del reactor. Por ejemplo, estos canales serán MBIR y JHR.
Pero mientras el motor kilovatio inversor Tesla Model S gestionar 300 incorpora transistores IGBT 84 con una tensión de servicio de 600 voltios que es probable que no esté relacionado con el silicio-nuclear dopado. Sin embargo, esto no es la solución más avanzada disponible en la actualidad. I>
Así que el "futuro eléctrica verde" de la humanidad está inextricablemente ligada a la tecnología nuclear, reactores nucleares y otros legado horrible, poco amigable con el medio ambiente del siglo 20.
Fuente: geektimes.ru/post/268882/
12 pulsos rectificadores (colgando izquierda) ultravysokovoltnyh líneas eléctricas son también consumidores importantes de silicio dopado nuclear. i>
Si nos fijamos en el diagrama de cualquier energía solar o eólica, asegúrese de ver allí inversor - máquinas eléctricas que convierten la corriente continua entre sí y variables de red. Ellos necesitan gestionar dinámicamente el flujo de electricidad en el SES o el molino de viento y de acoplamiento con la red global de suministro en el modo correcto.
Estas cajas poco atractivos convertir megavatios tensión continua de varios cientos de voltios en 50 hertz 10-35 kV. i>
Y dentro de ellos trabajan aquí son el conjunto clave - se trata de una sola fase puente H 6 MW tal, es de 8 tiristores IGCT, que están por debajo de i>
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Inversores a su vez son conjuntos de filtros pasivos, inductores y transformadores de los trabajadores y lo más importante - llaves eléctricas potentes. El inversores de energía hoy emplea dos tipos de interruptores semiconductores - transistores IGBT y tiristores IGST (por cierto la carta que en estos dispositivos represento totalmente diferente :))
tiristores IGCT (comprimido izquierda) y administrar el esquema (a la derecha). El tiristor está hecho de una oblea de silicio circular i>
Y el IGBT abierto módulos un poco menos de energía. No hay necesidad de una unidad de compuerta de alta corriente, y la clave se ensambla a partir de muchos pequeños cristales i>
Relativamente pequeño semiconductor cambia hoy tienen tensiones de funcionamiento máximo hasta 7000 voltios a una corriente de funcionamiento de 5000 A, es decir, el tamaño de un platillo de té capaz de conmutar 35 megavatios. Junto con la mayor eficiencia en la región de 99% y una frecuencia relativamente alta de conmutación dichas claves mundo en gran parte determinada de la electrónica de potencia modernos. Hoy en día, además de energía y líneas eléctricas renovables corriente ultra-alta tensión, el principal consumidor de este tipo de productos son actuadores (motores), con una alta eficiencia y de trabajo flexible -. Tales como accionamientos eléctricos, vehículos eléctricos y Tesla de alto rendimiento máquinas herramientas
El tiristor en el cuerpo (el llamado press-pack) y la oblea de silicio real, que conmuta la corriente. i>
Por lo tanto, todos los interruptores semiconductores con voltajes operativos por encima de 1600 voltios están hechas de silicio, que ha sido irradiado en un reactor nuclear - silicio dopado nuclear. Actualmente, alrededor de 150 toneladas de silicio en este año reciben dos docenas de irradiadores, por lo general sobre la base de los reactores de investigación. Los fabricantes están repartidos por todo el mundo, y el volumen del mercado - unos 150 millones de dólares al año, y esta es una de las más grandes del mercado mundial de los productos de isótopos. Incluyendo varios reactores de investigación de Rusia (Universidad Politécnica de Tomsk, Karpov, Faro, RIAR) proporcionan alrededor del 10% de la oferta mundial. Por lo general, la organización propietaria del reactor funciona en conjunción con los proveedores de silicio, que preparan la materia prima, y proporcionar una barras rompedoras en el plato y la comercialización.
El lingote después de la irradiación y recocido. i>
Silicio dopado Nuclear (o de neutrones transmutación silicio dopado) es una de silicio ultra-pura, en la que la radiación de neutrones de la parte reactor de los átomos del isótopo 30Si transmutados en átomos de fósforo 31P, la creación de dopado de tipo n conductividad. Tradicionalmente, un dopaje tales se crea mediante la mezcla de una cantidad muy pequeña de fósforo en la masa fundida de silicio, pero el problema es que mientras análisis local de dopante puede diferir por decenas de por ciento de la media. El interruptor de alta tensión de tal variación conduce a la aparición de "puntos calientes", donde comienza a fluir mucho más corriente que la media nacional y los transistores o tiristores descansos. Doping por irradiación de neutrones permite a través de algunos ajustes para lograr la uniformidad de las mejores que 5% de desviación del promedio -. A veces mejor que el 3%
Esta compañía danesa dispositivo de irradiación Topsil, que primero tomó la producción comercial Yalḳ a finales de los años 70. i>
Para ello, el lingote de silicio monocristalino puro colocado en un reactor nuclear, posiblemente protegido de la radiación gamma y los neutrones rápidos que dañan la estructura cristalina. Para los valores estándar de los reactores de investigación de flujo de neutrones (10 12 sup> a la 10 14 sup> de neutrones por cm 2 sup> por segundo) que se requiere de un par de horas a días de exposición Para obtener una conductividad predeterminada del cristal de silicio. Este dopaje se produce por la reacción de 30 sup> Si + n - & gt; 31 sup> Si - & gt; 31 sup> P (vida media de 2,6 horas), y el resultado El silicio es necesario para mantener un par de días, ¿cuál sería su radiactividad ha caído a niveles seguros.
La relación entre la dosis de neutrones, conductividad y obtener el contenido del dopante en Yalḳ i>
Durante barra de irradiación girar y moverse hacia arriba y hacia abajo para la iluminación uniforme de neutrones. Además de algunos reactores de gran alcance usada perfiles de cadmio absorbedor o boro, que además suaviza axial desigual del flujo de neutrones.
Sin embargo, hoy en día existen métodos no nucleares de silicio dopado, que permite obtener una calidad casi nuclear, y están siendo expulsados del campo Yalḳ 600-1600 voltios, que se utilizó anteriormente sólo como silicio nuclear. Sin embargo, cuanto mayor sea el voltaje todavía no está sujeto a los métodos químicos, y dentro de la tendencia general a aumentar la electrónica de potencia específicos de tensión de alimentación está constantemente subiendo, de modo que el lugar tiene de silicio Yalḳ.
Otra tecnología de obleas de silicio dopadas (CZ, CZ-PAI, FZ-PFZ y nuclear FZ-DTN) se centró en diferentes nichos, incluyendo voltaje, la imagen del fabricante líder de silicio Topsil i>
Por otra parte, los analistas predicen el crecimiento de Yalḳ consumo asociado con un aumento en el número de vehículos eléctricos con batería de alto voltaje (cuando el voltaje de la batería es de 800 voltios ya se utilizan llaves con una tensión de funcionamiento de 1600 voltios o más, basado en el silicio Yal). Algunas estimaciones dicen sobre el crecimiento del mercado de 150 a 500 toneladas o más en la próxima década. Por lo tanto, muchos reactores de nueva construcción en la etapa de diseño ponen los canales para obtener silicio dopado nuclear, con la esperanza de reducir el costo para los contribuyentes del reactor. Por ejemplo, estos canales serán MBIR y JHR.
Pero mientras el motor kilovatio inversor Tesla Model S gestionar 300 incorpora transistores IGBT 84 con una tensión de servicio de 600 voltios que es probable que no esté relacionado con el silicio-nuclear dopado. Sin embargo, esto no es la solución más avanzada disponible en la actualidad. I>
Así que el "futuro eléctrica verde" de la humanidad está inextricablemente ligada a la tecnología nuclear, reactores nucleares y otros legado horrible, poco amigable con el medio ambiente del siglo 20.
Fuente: geektimes.ru/post/268882/
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