Атомні батарейки і радіоактивне підсвічування в годинниках на тритію

Сьогодні енергія радіоактивного розпаду використовується не лише в ядерній зброї та атомних електростанціях, але може застосовуватися і в дрібних побутових пристроях. Цілком можливо, що один з таких пристроїв працює поруч з Вами!

Тритієві джерела струму

Американська компанія City Labs випускає і продає батарейки NanoTritium™. Джерелом енергії в цих батарейках служить розпад тритію (надважкого водню). Батарейка продається в корпусі мікросхеми (див. фото), її вартість складає більше 1000 $. Одна така батарейка здатна видавати напругу 2,4 В з силою струму 50-300 нА протягом 20 років.

Газові тритієві джерела світла

Ще більше поширення набуло тритієве підсвічування:

Ці елементи годинника, що світяться, є не що інше, як мініатюрні герметичні колби, заповнені радіоактивним газом тритієм. Стінки колб зсередини покриті тонким шаром люмінофора. Принцип роботи світильників досить простий. Електрони, що випускаються тритієм при бета-розпаді, б’ються о люмінофор, поглинаються їм, та змушують його світиться:

Довжина балона – 1,3 мм, а діаметр – 0.55 мм. Термін служби даного підсвічування становить не менше 20 років.

Про сам тритій та безпечність його використання

Тритій – радіоактивний ізотоп водню. Ядро тритію складається з протона і двох нейтронів. При розпаді він перетворюється на 3He з випусканням електрона (бета-розпад). період напіврозпаду – 12,32 року. Середня енергія електронів, що вилітають, дуже мала – 6,5 кеВ, а максимальна – 18,59 кеВ.

Дане випромінювання повністю зупиняється такими перешкодами, як одяг, листочок паперу, або навіть шкіра людини. Очевидно, що в герметичній упаковці тритій нешкідливий для людини. Проте, пари тритію все ж таки мають певну радіаційну небезпеку. Втім, в описаних пристроях тритію настільки мало, що тут дана проблема не актуальна. Так, один кубічний мілілітр тритієвого газу в колбі має активність близько 94 ГБк (2.54 Кі)

Вартість виробництва одного грама тритію обходиться аж в 30 000 $.

Завдання з атомної фізики

  1. Чому тритієві джерела струму і світла не отримали широкого розповсюдження?
  2. Яка середня енергія електронів, що вилітають при розпаді тритію? Відповідь дайте у Джоулях.
  3. З якою максимальною швидкістю вилітають електрони при розпаді тритію?
  4. Звідки вилітає електрон при розпаді тритію?
  5. Запищіть формулу ядерного реакції при розпаді тритію.
  6. Як зміниться сила струму у батарейки NanoTritium™ через 12 років.
  7. Скільки має пройти років, перш ніж яскравість тритієвого джерела світла складе 25% від початкового значення?
  8. Складне. Скільки атомів тритію міститься в описаних колбах?

Завдання з електричному струму

  1. Яку максимальну потужність можна отримати від батарейки NanoTritium™?
  2. Чому батарейку NanoTritium не варто використовувати в ліхтарику, або мобільному телефоні?
  3. Яку кількість електричної енергії можна отримати від описаної батарейки за весь термін експлуатації? Середню силу струму вважайте рівною 200 нА.
  4. Порівняйте отримане з завдання 3 значення з енергією цього акумулятора від цифрового фотоапарата:
  5. На скільки градусів Кельвіна здатна нагріти батарейка NanoTritium один грам води за 20 років. Середню силу струму вважайте рівною 200 нА.

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Можна використовувати XHTML теґи та атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>