АТОМНАЯ БАТАРЕЯ
Недавно весь мир облетело сообщение о пуске в Советском Союзе первой в мире промышленной электростанции мощностью 5 ООО квт, работающей на атомной энергии. Впервые электроэнергия получается не за счет сжигания угля или других видов топлива, а за счет использования тепловой энергии, выделяющейся при делении ядер урана. Дальнейшее преобразование тепловой энергии в электрическую происходит обычными способами.
Сушествуют, однако, иные способы превращения атомной энергии в электрическую, позволяющие обойти промежуточное преобразование атомной энергии в тепловую. Промышленного значения работы в этом направлении еще не получили, но они уже привели к созданию высоковольтных и низковольтных электрических батарей малой мощности.
Рассмотрим вначале принцип устройства высоковольтной батареи. Известно, что многие радиоактивные вещества в процессе распада испускают быстро летящие заряженные частицы — электроны. Энергия этих электродов так велика, что они могут пролететь в воздухе при атмосферном давлении значительный путь и зарядить металлический электрод, находящийся на некотором расстоянии от радиоактивного вещества. Это обстоятельство позволяет создать источник энергии который в простейшем случае может иметь вид шарового конденсатора.
Радиоактивное вещество наносится на поверхность внутреннего металлического электрода. Электроны, вылетевшие из радиоактивного вещества, попадают на внешний металлический электрод 2 и этот электрод заряжается отрицательно, в то время как внутренний электрод заряжается положительно. Максимальное напряжение, до которого может зарядиться такой конденсатор, зависит от энергии электронов, испускаемых радиоактивным веществом, и качества изоляции между электродами. Оно может достичь нескольких десятков тысяч вольт.
Максимальный ток, который может дать такая батарея, зависит от скорости распада примененного радиоактивного вещества, т. е. от числа атомов, распадающихся в течение одной секунды. Эта скорость у каждого радиоактивного вещества постоянна и обычно характеризуется так называемым периодом полураспада — временем, в течение которого распадается половина первоначально имевшегося количества радиоактивного вещества. Чем больше период полураспада, тем дольше «живет» радиоактивное вещество, но зато соответственно меньшее число атомов распадается в единицу времени и, следовательно, тем меньше будет максимальный ток батареи.
Так, например, если воспользоваться радиоактивным изотопом стронция Sr90, период полураспада которого равен приблизительно двадцати годам, то удается получить ток порядка миллионных долей микроампера. За 20 лет мощность такой батареи уменьшается вдвое. Если же использовать радиоактивный изотоп фосфора Р32 с периодом полураспада около14 дней, то можно получить ток порядка десятых долей миллиампера, но зато срок службы фосфорной батареи будет значительно меньше. Следует отметить, что падение мощности батареи будет происходить за счет уменьшения максимального тока, тогда как ее напряжение будет оставаться постоянным.
Такие батареи, по-видимому, окажутся наиболее полезными в измерительной технике, где большое значение имеет постоянство напряжения и независимость его от внешних условий, в частности от температуры. Это может оказаться особенно ценным при низких температурах, когда аккумуляторы и гальванические источники тока выходят из строя ввиду замерзания электролита. На рис. 2 изображен один из типов высоковольтной атомной батареи, заключенной в цилиндрический корпус.
Кроме высоковольтных, существуют также низковольтные атомные батареи. Принцип устройства этих батарей следующий (рис. 3). Радиоактивное вещество / (здесь также может быть использован радиоактивный стронций Sr90) наносится на поверхность полупроводника 2, например германия или кремния. Быстрые электроны, испускаемые стронцием, проникают в полупроводник и выбивают из его атомов в среднем по 200 000 медленных электронов. Вследствие односторонней проводимости полупроводника между коллектором 3, приваренным к полупроводнику, и самим полупроводником возникает разность потенциалов. Электродвижущая сила такого элемента достигает 0,2 в, ток — 5 мка.
Д. Восковойник
Радио 1955