绿色能源和核能硅

我想很少有人知道,今天整个可再生能源产业依赖于研究堆的工作。它是得到它核掺杂的硅(YALK),这是用于生产高功率半导体,没有它是不可能的RES。现在多。




12脉冲整流器(挂左)ultravysokovoltnyh电源线也是核掺杂硅的重要消费者。 I>


如果我们看一下任何太阳能或风力发电的示意图,请确保您看到有逆变器 - 电机的转换直流彼此和网络变量。他们需要动态管理电力的SES内的流动或风车和对接与在正确的模式全球供应网络。



这些没有吸引力转换盒在50赫兹10-35千伏几百伏兆瓦的直流电压。 I>



里他们在这里工作是关键总成和 - 它是这样一个单相H桥6兆瓦,这是8 IGCT晶闸管,下面 I>

反过来逆变器是无源滤波器,电感器和工人的变压器,最重要的收藏品 - 功能强大的电子钥匙。今天的电源逆变器采用了两种类型的半导体开关 - IGBT晶体管和可控硅IGST(顺便把我的信中,这些设备代表了完全不同的:))



IGCT晶闸管(平板左)和管理方案(右)。晶闸管是由一个圆形的硅晶片 I>



和打开的IGBT模块少一点力量。没有必要为一个高电流栅极驱动器,所述密钥从许多小晶体 i>的
组装
相对较小的半导体开关今天所拥有的最大工作电压高达7000伏,5000 A,即工作电流茶碟能够切换35兆瓦的大小。停留在99%的区域中的最高效率和相对高的开关频率现代电力电子的这样的键在很大程度上确定的世界。今天,除了可再生能源和电力线的超高电压直流电,例如产品的主要消费者是致动器(马达)以高效率和灵活的工作 - 例如电驱动器,电动车辆和特斯拉高性能机床



体内的晶闸管(所谓的压装)和实际的硅晶片,其中通勤的电流。 i>的

因此,所有的半导体开关与操作电压高达1600伏的由硅制成,这已被照射在核反应堆 - 核掺杂的硅。目前,在今年约150万吨的硅收到二十几辐照装置,通常在研究堆的基础。制造商们分散在世界各地,市场的容量 - 每年约150亿美元,这是同位素产品最大的世界市场之一。含一些俄罗斯研究堆(托木斯克理工大学,卡尔波夫,灯塔,RIAR)提供约10%的世界供应量。通常情况下,拥有该反应器中的组织与硅的提供者,其中准备原料,并提供在板和营销断路器条一起被操作。



照射和退火后的元宝。 I>

核掺杂的硅(或中子嬗变掺杂硅)是超纯硅,其中,所述同位素30Si的蜕变成磷原子31P的原子的反应器部分的中子辐射,产生掺杂的n型导电性。传统上,这样的掺杂是通过混合非常少量的磷在硅熔体创建的,但问题是,掺杂剂的,而本地分析可能相差几十平均值的百分比。高压开关这种变化导致了“热点”的地方开始流动比全国平均水平和晶体管或晶闸管休息更多的电流的出现。通过中子辐照掺杂允许通过一些调整,以达到更好的小于5%的偏差的均匀性从平均 - 有时优于3%



此照射装置丹麦公司Topsil,它首先把YALK商业化生产的“70年代末。 I>

要做到这一点,纯单晶硅置于核反应堆铸锭,可能从γ辐射和一些破坏晶体结构快中子屏蔽。用于中子通量研究堆的标准值(10 12 SUP>以每10 14 SUP>中子厘米<​​SUP> 2 SUP>每秒)从几个小时才能曝光的天以获得硅晶体的一个预定的导电性。这种掺杂发生由 30 SUP>的Si + n中的反应 - &GT; 31 SUP>硅 - &GT; 31 SUP> P(半衰期2.6小时),将所得硅是要保持一两天,你会其放射性下降到安全水平。



和中子剂量,电导率的关系得到的掺杂剂的含量在YALK i>的

在辐照过程中杆旋转和上下移动的中子均匀的照明。除了一些有实力的反应器中应用分析吸收镉或硼,进​​一步平滑不平轴向中子通量。
然而,今天有掺杂硅,它允许获得几乎核质量无核方法,它们被挤出领域YALK的600-1600伏,这在以前是只能作为核芯片。然而,较高的电压仍不受化学方法,和一般的趋势中,以增加特定的电源电压的电力电子不断上升,从而使地方有YALK硅。



其他技术掺杂硅晶片(CZ,CZ-EPI,FZ-PFZ和核FZ-NTD)专注于不同的利基,包括电压,从硅Topsil I>
的领先制造商的图片
此外,分析师预测的增加电动车辆的高电压电池的数目相关联的消费YALK的生长(当电池电压为800伏已使用的密钥为1600伏或更高的工作电压,基于所述巴亚拉硅)。有人估计说,这个市场从150到500万吨以上,在未来十年的增长。因此,在设计阶段许多新建反应堆打好渠道获得核掺杂的硅,希望从而降低成本,以反应器中的纳税人。例如,这些渠道将 MBIR JHR



不过,虽然逆变器特斯拉S型管理300千瓦发动机采用84 IGBT晶体管,600伏,很可能不相关的核掺杂硅的工作电压。然而,这并不是最先进的解决方案提供的今天。 I>

因此,“绿色环保型电动未来”的人性有着千丝万缕的联系,以核技术,核反应堆和20世纪的其他环境不利的可怕的遗产。

资料来源: geektimes.ru/post/268882/