Атомные батарейки и радиоактивная подсветка в часах на тритии

Сегодня энергия радиоактивного распада используется не только в ядерном оружие и атомных электростанциях, но может применяться и в мелких бытовых устройствах. Вполне возможно, что такое устройство работает рядом с Вами!

Тритиевые источники тока

Американская компания City Labs выпускает и продает батарейки NanoTritium™. Источником энергии в этих батарейках служит распад трития (сверхтяжелого водорода). Батарейка продается в корпусе микросхемы (см. фото), ее стоимость составляет более 1 000 $. Одна такая батарейка способна выдавать напряжение 2,4 В с силой тока 50-300 нА на протяжении 20 лет.

Газовые тритиевые источники света

Еще большее распространение получила тритиевая подсветка:

Светящиеся элементы часов (с фото) есть не что иное, как миниатюрные герметические колбы, заполненные газом трития. Стенки колб покрыты изнутри тончайшим слоем люминофора. Принцип работы светильников поразительна прост. Электроны, испускаемые тритием при бета-распаде, соударяются с люминофором, поглощаются им, и заставляют его светится:

Длина баллона – 1,3 мм, а диаметр – 0.55 мм. Срок службы данной подсветки составляет не менее 20 лет.

О самом тритии и его безопасности

Тритий – радиоактивный изотоп водорода. Ядро трития состоит из протона и двух нейтронов. При распаде он превращается в 3He с испусканием электрона (бета-распад). период полураспада — 12,32 года. Средняя энергия испускаемых электронов очень мала – 6,5 кэВ, а максимальная – 18,59 кэВ.

Данное излучение полностью останавливается такими преградами, как одежда листик бумаги, или даже кожа человека. Очевидно, что в герметической упаковке тритий безвреден для человека. Однако, пары трития все же представляют некую радиационную опасность. Впрочем, в описанных устройствах его настолько мало, что для них данная проблема не актуальна. Так, один кубический миллилитр тритиевого газа в колбе обладает активностью около 94 ГБк (2.54 Ки)

Стоимость производства одного грамма трития обходится в 30 000 $.

Задания по атомной физике

  1. Почему тритиевые источники тока и света не получили повсеместное применение?
  2. Какая средняя энергия испускаемых, при распаде трития, электронов? Ответ дайте в Джоулях.
  3. С какой максимальной скоростью вылетают электроны при распаде трития?
  4. Откуда вылетает электрон при распаде трития?
  5. Напишите ядерную цепочку распада трития.
  6. Как изменится сила тока у батарейки NanoTritium™ через 12 лет.
  7. Сколько должно пройти лет, прежде чем яркость тритиевого источника света составит 25% от начального значения?
  8. Сложное. Сколько атомов трития содержится в описанных светящихся колбах?

Задания по электрическому току

  1. Какую максимальную мощность можно получить от батарейки NanoTritium™?
  2. Почему батарейку NanoTritium не получится использовать в фонарике, или мобильном телефоне?
  3. Какое количество электрической энергии можно получить от описанной батарейки за весь срок эксплуатации? Среднюю силу тока считайте равной 200 нА.
  4. Сравните полученное из задания 3 значение с энергией этого аккумулятора от цифрового фотоаппарата:
  5. На сколько градусов Кельвина способна нагреть батарейка NanoTritium один грамм воды за 20 лет. Среднюю силу тока считайте равной 200 нА.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>