Алғашқы ұялы телефон қырық жылдан астам бұрын жасалған. Ғылым дамып келеді, әрине. Қырық жылдан кейін телефонға арналған атом батареясы дүниеге келеді деп ол кезде кім ойлаған? Иә, ғылым қарыштап дамып келе жатқан жоқ, бірақ әлі де көптеген салаларда, әсіресе соңғы уақытта айтарлықтай жетістіктерге қол жеткізуде. Бұл мақала қазіргі заманғы құрылғыларда атомдық батареяларды пайдалану тақырыбына арнайы арналады.
Кіріспе
Қазір смартфондар нарығы электрониканың ең перспективалы бағыттарының бірі болып табылады. Бұл сала бір минутта да тоқтаусыз қарқынды дамып келеді. iPhone 3 сатылымға енді ғана шыққан сияқты, ал iPhone 6 және iPhone 6 Plus ұялы байланыс дүкендерінің сөрелерінде жарқырап тұр. Пайдаланушыларды соңғы жабдықпен қуанту үшін компания инженерлері қандай жолды таңдағанын айтудың қажеті жоқ?
Android және Windows Phone туралы да солай деуге болады. Тағы бірнешежыл бұрын бүкіл мектеп сыныбы Android телефоны бар бақытты адамның айналасына жиналды. Біреу экранды бұру арқылы әрекетті басқаруға болатын қолданбаны жеке өзі ойнай алған кезде (әсіресе бұл ойын жарыс санатында болса), ол сөзбе-сөз қуанышқа бөленді.
Қазір ешкім бұған таң қалмайды. Тіпті бірінші сынып оқушылары да қазір Apple телефондарын үлкен қуаныш пен рахатсыз тыныш пайдаланады, олардың қаншалықты бақытты екенін түсінбейді. Дегенмен, олар бір кездері сенсорлық басқару элементтері емес, түймелер көмегімен жұмыс істейтін телефондар болғанын білмейді. Бұл телефондарда бірнеше ойын ғана болды. Nokia 1100 телефонының екі түсті экранындағы жыланның өзі сол кездегі балалар үшін шексіз қуанышқа бөленді және олар оны бірнеше күн бойы ойнады.
Әрине, ол кезде ойындардың сапасы әлдеқайда төмен болды. Мұндай телефондарды бірнеше күн бойы зарядтауды қолданбай пайдалану мүмкін болды. Қазір смартфондар саласындағы ойын индустриясы жоғары деңгейге жетті және бұл үшін қуатты телефон батареялары қажет. Батареяның қызмет ету мерзімі бойынша ең соңғы, ең қуатты смартфон қанша уақытқа жетеді деп ойлайсыз?
Бізге атомдық батарея керек пе?
Тіпті пассивті пайдаланғанның өзінде (смарфтон) 3 күннен артық жұмыс істей алмайтынына сендіреміз. Литий-ионды батареялар заманауи смартфондарда қуат көзі ретінде пайдаланылады. Біршама аз таралғанполимерлі батареялармен жұмыс істейтін модельдер. Шын мәнінде, бұл телефондар өте ұзақ жұмысқа төтеп бермейді. Сіз оларды батареяның қызмет ету мерзімінде ойнай аласыз, оларда бірнеше сағат бойы фильмдер көре аласыз, әдетте оннан аспайды. Мұндай құрылғыларды өндірушілер бірден бірнеше бағытта бәсекелеседі. Бірінші орын үшін ең белсенді күрес келесі критерийлер бойынша өтеді:
- Экран диагоналы.
- Аппараттық құрал және өнімділік.
- Өлшемдері (нақтырақ айтсақ, қалыңдықты азайту үшін күресу керек).
- Қуатты автономды қуат көзі.
Көріп отырғанымыздай, телефонға атомдық батарея қажет пе деген сұрақ ашық күйінде қалып отыр. Ғалымдардың есептеулері бойынша, телефондар болашақта тритий деп аталатын ядролық элементтің реакциясы принципі бойынша жұмыс істейтін батареялармен жабдықталуы мүмкін. Бұл жағдайда телефондар ең консервативті бағалаулар бойынша 20 жылға дейін зарядтамай жұмыс істей алады. Әсерлі, солай емес пе?
Атомдық батарея идеясы қаншалықты жаңа?
Миниатюралық ядролық реакторларды жасау идеясы (біз ядролық батареялар туралы айтып отырмыз) жарқын санада жақында пайда болды. Мұндай жабдықты тиісті техникалық құрылғыларда пайдалану тек тұрақты зарядтау қажеттілігі мәселесін ғана емес, басқалармен де шешуге көмектеседі деп ұсынылды.
ТАСС: өз қолыңызбен атом батареясы. Инженерлерсөйлеседі
Бірінші мәлімдеме«Росатом» деп аталатын отандық концерннің бөлімшесі атом энергиясы негізінде жұмыс істейтін аккумуляторды ойлап табу туралы айтты. Бұл тау-кен химия комбинаты болатын. Инженерлер атом батареясы ретінде орналасқан бірінші қуат көзін 2017 жылдың басында жасауға болатынын айтты.
Жұмыс істеу принципі «Никель-63» изотопының көмегімен болатын реакцияларда болады. Нақтырақ айтқанда, біз бета-сәулелену туралы айтып отырмыз. Бір қызығы, осы принцип бойынша салынған аккумулятор жарты ғасырға жуық жұмыс істей алады. Өлшемдері өте ықшам болады. Мысалы: кәдімгі саусақ типті батареяны алып, оны 30 рет қыссаңыз, атомдық батареяның өлшемі қандай болатынын анық көре аласыз.
Ядролық батарея қауіпсіз бе?
Инженерлер мұндай қуат көзі адам денсаулығына ешқандай қауіп төндірмейтініне толық сенімді. Бұл сенімділіктің себебі аккумулятордың дизайны болды. Әрине, кез келген изотоптың тікелей бета-сәулеленуі тірі ағзаға зиянын тигізеді. Бірақ, біріншіден, бұл батареяда ол «жұмсақ» болады. Екіншіден, бұл радиацияның өзі өшпейді, өйткені ол қуат көзінің өзіне сіңеді.
«Ресей А123» ядролық батареялары радиацияны сыртқа шығармай-ақ өзіне сіңіретіндіктен, мамандар қазірдің өзінде медицинаның әртүрлі салаларында ядролық батареяларды қолданудың стратегиялық болжамын құруда. Мысалы, оны кардиостимуляторлардың дизайнына енгізуге болады. 2-шіперспективалы бағыт ғарыш саласы болып табылады. Үшінші орында, әрине, өнеркәсіп. Үздік үштіктен тыс атом энергиясының көзін сәтті пайдалануға болатын көптеген салалар бар. Олардың ең маңыздысы көлік болуы мүмкін.
Атомдық электрмен жабдықтаудың кемшіліктері
Ядролық батареяның орнына не аламыз? Былайша айтқанда, басқа жақтан қарасақ не көреміз? Біріншіден, мұндай автономды энергия көздерін өндіру айтарлықтай тиын тұрады. Инженерлер нақты сомаларды атағысы келмеді. Мүмкін олар ертерек дұрыс емес қорытынды жасауға қорықты. Дегенмен, дөрекі баға санмен емес, сөзбен берілді. Яғни, «бәрі өте қымбат». Мәселенің мәнін қисынды түрде бағалай отырып, мұны күтуге болатын еді. Өнеркәсіптік ауқымда сериялық өндіріс туралы айту әлі ерте шығар. Уақыт өте келе атом батареясын оның сенімділігі мен практикалық мүмкіндіктеріне нұқсан келтірмей, бірақ әлдеқайда арзан жасауға мүмкіндік беретін балама технологиялар табылады деп үміттенеміз.
Айтпақшы, ТАСС бұл заттың 1 граммын 4 мың долларға бағалаған. Осылайша, батареяны ұзақ уақыт пайдалануды қамтамасыз ететін атомдық заттардың қажетті массасын алу үшін қазіргі уақытта 4,5 миллион рубль жұмсау қажет. Мәселе изотоптың өзінде жатыр. Табиғатта бұл жай ғана жоқ, олар арнайы реакторлардың көмегімен изотоп жасайды. Біздің елімізде олардың үшеуі ғана бар. Бұрын айтылғандай, уақыт өте келе бұл мүмкін боладыкөздің өндірістік құнын төмендету үшін басқа элементтерді пайдаланыңыз.
Томск. Атомдық батарея
Атомдық батареялардың өнертабысы тек кәсіби инженерлер мен дизайнерлермен ғана айналыспайды. Жақында Томск политехникалық университетінің аспиранты жаңа атомдық батареяның үлгісін жасап шығарды. Бұл адамның есімі Дмитрий Прокопьев. Оның дамуы 12 жыл бойы қалыпты жұмыс істеуге қабілетті. Осы уақыт ішінде оны бір рет те зарядтау қажет емес.
Жүйенің орталығы «тритий» деп аталатын радиоактивті изотоп болды. Шебер қолдану арқылы жартылай ыдырау кезеңінде бөлінетін энергияны дұрыс бағытқа бағыттауға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда энергия бөліктерге бөлінеді. Сіз дозаланған немесе порцияланған деп айта аласыз. Еске салайық, бұл ядролық элементтің жартылай ыдырау периоды шамамен 12 жылды құрайды. Сондықтан бұл элементте батареяны көрсетілген мерзімде пайдалануға болады.
Тритийдің пайдасы
Кремний детекторы бар атомдық батареямен салыстырғанда, тритий негізіндегі атомдық батарея уақыт өте келе сипаттамаларын өзгертпейді. Және бұл оның сөзсіз артықшылығы, атап өту керек. Өнертабыс Новосибирск ядролық физика институтында, сондай-ақ Томск университетінің физика-техникалық институтында сынақтан өтті. Принципі ядролық реакцияға негізделген атомдық батареяның белгілі бір болашағы бар. Бұл әдетте электроника саласында. Онымен бірге әскери техника, дәрі-дәрмек жәнеаэроғарыш өнеркәсібі. Біз бұл туралы бұрыннан айтқан болатынбыз.
Қорытынды
Атомдық батареяларды өндірудің барлық жоғары құнына қарамастан, біз оларды жақын арада телефондарда кездестіреміз деп үміттенейік. Енді батареяның негізін құрайтын элемент туралы бірнеше сөз. Тритий, әрине, ядролық. Бірақ бұл элементтің сәулеленуі әлсіз. Ол адам денсаулығына зиян тигізе алмайды. Ішкі органдар мен тері шебер пайдаланудан зардап шекпейді. Сондықтан ол батареяларда пайдалану үшін таңдалды.
