Атомна батарейка і принцип її дії

Перший мобільний телефон був створений більше сорока років тому. Наука прогресує, безумовно. І хто б міг подумати в той час, що через сорок років на світ вийде атомна батарея для телефону? Так, наука кроку не семимильними кроками, але все ж зі значними проривами в багатьох областях, особливо останнім часом. І ця стаття буде присвячена саме темі використання атомних акумуляторів в сучасних пристроях.

вступ

Відео: Ядерний Вибух: Принцип дії і Наслідки

Зараз ринок смартфонів - одне з найбільш перспективних напрямків електроніки. Ця сфера динамічно розвивається, не зупиняючись ні на хвилину. Здавалося б, ось тільки в продаж надійшов iPhone 3, а на прилавках магазинів стільникового зв`язку красуються вже iPhone 6 і iPhone 6 Plus. Чи варто говорити про те, який шлях пройшли інженери компанії, щоб порадувати користувачів новітньої апаратною частиною?

Те ж саме можна сказати і про Android, і про Windows Phone. Ще пару років тому весь шкільний клас збирався навколо щасливчика, у якого був телефон на базі операційної системи Android. А коли кому-небудь вдавалося особисто пограти в додаток, в якому управляти процесом можна було за допомогою повороту екрану (особливо якщо ця гра була з розряду гонок), він буквально сяяв від щастя.

В даний час цим вже нікого не здивуєш. Навіть першокласники зараз спокійно користуються телефонами компанії Apple без особливої радості і захоплення, не уявляючи, як їм насправді пощастило. Ще б пак, вони ж просто не знають, що колись існували телефони, що працюють за допомогою кнопкового, а не сенсорного управління. Що на тих телефонах було всього пара-трійка ігор. І що навіть змійка на двокольоровому екрані Nokia 1100 була для дітей того часу приводом для безмежного захоплення, а грали в неї чи не цілими днями.

Безумовно, тоді гри були набагато менш якісними. Користуватися подібними телефонами можна було кілька днів, не застосовуючи підзарядку. Зараз же ігрова індустрія в сфері смартфонів вийшла на більш якісний рівень, а це вимагає більш потужних телефонних акумуляторів. Скільки, на вашу думку, здатний протриматися найсучасніший, найпотужніший в плані автономної роботи смартфон?

Чи потрібна нам атомна батарейка?

Відео: Принцип дії гальванічних елементів

Запевняємо вас, що навіть при пасивному використанні він (смарфтон) навряд чи протримається більше 3 діб. В якості джерел живлення в сучасних смартфонах використовуються батареї літій-іонного типу. Трохи рідше зустрічаються моделі, що працюють на полімерних акумуляторах. Насправді подібні телефони не витримують дуже довгої роботи. Грати в них під час автономної роботи, дивитися на них фільми можна лічена кількість годин, яке зазвичай не перевищує десяти. Компанії-виробники подібних апаратів змагаються одразу за кількома напрямками. Найбільш активно йде боротьба за перше місце за такими критеріями:

- Діагональ екрану.

- Апаратне оснащення і швидкодія.

- Габарити (якщо конкретніше, то боротьба йде за зниження товщини).

- Потужний автономне джерело живлення.

Як ми бачимо, питання про те, чи потрібна нам атомна батарейка для телефону, залишається відкритим. За розрахунками вчених, телефони в майбутньому можна буде оснастити батареями, які працюють за принципом реакції ядерного елемента під назвою &ldquo-тритій&rdquo-. В такому випадку телефони зможуть працювати без підзарядки до 20 років, за найскромнішими підрахунками. Вражає, чи не так?

Як нова ідея про атомну батареї?

Ідея створення мініатюрних атомних реакторів (Мова йде про атомні акумуляторах) з`явилася в світлих головах не так вже й давно. Було висунуто припущення про те, що використання подібного оснащення в відповідних технічних пристроях дозволить розібратися з проблемою не тільки необхідності постійної підзарядки, а й з іншими.

ТАСС: атомна батарейка своїми руками. розповідають інженери

Перша заява про винахід батарейки, яка буде працювати, грунтуючись на атомній енергії, зробило підрозділ вітчизняного концерну під назвою &ldquo-Росатом&rdquo-. Це був &ldquo-Гірничо-хімічний комбінат&rdquo-. Інженери розповіли про те, що перший блок живлення, який позиціонується як атомна батарейка, може бути створений вже в 2017 році.

Принцип роботи буде полягати в реакціях, які відбудуться за допомогою ізотопу &ldquo-Нікель-63&rdquo-. Якщо говорити конкретніше, то мова йде про бета-випромінювання. Цікаво, що батарейка, побудована за цим принципом, зможе працювати приблизно півстоліття. Розміри ж будуть дуже і дуже компактними. Для прикладу: якщо ви візьмете звичайну пальчиковую батарейку і стиснете її в 30 разів, то ви зможете наочно побачити, який розмір буде мати атомний акумулятор.

Відео: Енергія: Атомний реактор на швидких нейтронах

Чи безпечна атомна батарея?

Інженери абсолютно впевнені в тому, що таке джерело живлення не буде представляти ніякої небезпеки для здоров`я людини. Причиною такої впевненості стала конструкція батарейки. Безумовно, пряме бета-випромінювання будь-якого ізотопу буде завдавати шкоди живому організму. Але, по-перше, в даному акумуляторі воно буде &ldquo-м`яким&rdquo-. По-друге, навіть це випромінювання не вийде назовні, оскільки воно поглине всередині самого джерела живлення.

У зв`язку з тим, що атомні батарейки &ldquo-Росія А123&rdquo- будуть поглинати випромінюванні всередині себе, не випускаючи його назовні, експерти вже зараз будують стратегічний прогноз на використання атомного акумулятора в різних сферах медицини. Наприклад, його можуть впровадити в конструкцію кардіостимуляторів. Другим за перспективністю напрямком є космічна індустрія. На третьому місці, звичайно ж, знаходиться промисловість. За межами трійки лідерів знаходиться багато відгалужень, в яких можна буде успішно використовувати атомний джерело енергії. Найбільш, мабуть, найважливіше з них - транспорт.

Недоліки атомного джерела живлення

Що ж ми отримуємо натомість атомного акумулятора? Так би мовити, а що ми побачимо, якщо подивимося з іншого боку? По-перше, виробництво подібних автономних джерел енергії обійдеться в копієчку. Інженери точних сум не захотіли назвати. Бути може, побоялися зробити невірно дострокові висновки. Однак була дана приблизна оцінка не в цифрах, а в словах. Тобто &ldquo-все дуже дорого&rdquo-. Що ж, цього цілком слід було очікувати, прикинувши суть справи просто логічно. Про серійному випуску в промислових масштабах говорити, мабуть, занадто рано. Залишається сподіватися тільки на те, що з часом будуть знайдені альтернативні технології, що дозволяють створити атомний акумулятор без шкоди його надійності і практичності, але набагато дешевше.

До слова, ТАСС оцінило 1 грам речовини в 4 тисячі доларів. Таким чином, щоб набрати необхідну масу атомного речовини, яке забезпечить довгострокове використання батареї, в даний час необхідно витратити 4,5 мільйона рублів. Проблема полягає в самому ізотопі. У природі його просто-напросто не існує, створюють ізотоп за допомогою спеціальних реакторів. У нашій країні їх всього лише три. Як говорилося раніше, може, з часом вдасться використовувати інші елементи, щоб знизити витрати на виробництво джерела.

Томськ. атомна батарейка

Винаходом атомних акумуляторів займаються не тільки професійні інженери та конструктори. Нещодавно студент Томського політехнічного університету, навчався в аспірантурі, розробив модель нового акумулятора, що працює на ядерній основі. Звуть цю людину Дмитро Прокоп`єв. Його розробка здатна в нормальному режимі функціонувати 12 років. За цей час її не потрібно буде заряджати жодного разу.

Центром системи став радіоактивний ізотоп під назвою &ldquo-тритій&rdquo-. При вмілому використанні він дозволяє направити енергію, що звільняється під час періоду напіврозпаду, в потрібне русло. При цьому енергія звільняється частинами. Можна сказати, дозовано або порційно. Нагадаємо, що період напіврозпаду цього ядерного елемента становить близько 12 років. Саме тому використання батареї на даному елементі можливо протягом зазначеного терміну.

переваги тритію

У порівнянні з атомним акумулятором, який має кремнієвий детектор, атомна батарейка на основі тритію не змінює своїх характеристик з часом. І це є її безсумнівним плюсом, треба відзначити. Протестували винахід в Новосибірському інституті ядерної фізики, а також у фізико-технічному інституті Томського університету. Атомна батарейка, принцип роботи якої заснований на ядерній реакції, має певні перспективи. Це, як правило, сфера електроніки. Поряд з нею стоять військова техніка, медицина і аерокосмічна галузь. Про це ми вже говорили.

висновок

При всій дорожнечі виробництва атомних акумуляторів будемо сподіватися на те, що ми все ж зустрінемо їх в телефонах найближчого майбутнього. Тепер пара слів про елемент, який буде складати основу акумулятора. Тритій, безумовно, за своєю природою - ядерний. Однак випромінювання даного елемента слабке. Нашкодити людському здоров`ю воно не може. Внутрішні органи і шкіра не постраждають від вмілого використання. Саме тому для використання в батареях був обраний саме він.