Тритий: часы срадиоактивной подсветкой

Тритий: часы срадиоактивной подсветкой

Миф о том, что радиоактивные вещества светятся, не так долго осталось ждать отпразднует вековой юбилей и, не обращая внимания на это, так же, как и прежде деятельно эксплуатируется писателями, режиссёрами и художниками XXI века. Он уходит корнями в 20−30-е годы прошлого столетия, в то время, когда в бытовых устройствах стали деятельно использовать краску на меди сульфида и основе цинка с добавлением радия. Сульфид цинка с медью — распространенный люминофор, что под действием электронного луча окрашивает экраны осциллографов и радаров в «фирменный» зеленый цвет, а в составе краски светится под действием альфа-излучения радиоактивного металла радия.

В те годы радий был популярнее, чем Марлен Дитрих. На завораживающих промоплакатах радостные семьи планировали у каминов, источающих таинственное зеленоватое свечение, и миллионы людей с нетерпением ожидали появления ядерных духовок на собственных кухнях и ядерных машин в гаражах.

По окончании того как человечество столкнулось с опасностями радиации, эйфория сменилась второй крайностью: мельчайшее упоминание о радиации заставляет людей напряженно хмурить брови. В это же время кроме того простой банан способен привести к ложному срабатыванию радиационного детектора — так как бананы от природы содержат изотоп калий-40. Датчики возгорания, каковые мы можем заметить на потолке в каждом офисе, применяют распадающийся америций-241.

Мы посетили фабрику компании mb-microtec (Берн, Швейцария), где производятся источники света на базе радиоактивного газа трития. Это производство в некоем роде уникально. Пара компаний в мире (их возможно пересчитать по пальцам) создают тритиевые источники, но лишь технологии mb-microtec разрешают изготавливать миниатюрные колбы, пригодные, например, для установки в циферблат часов.

Исходя из этого всем часовым зданиям, каковые желают осветить собственные модели тритием, приходится обращаться в mb-microtec.

Вот такая рыба!

«Нам доставляют огромные контейнеры с тритием!» — с гордостью объявляет Джон Уильямс, технический директор mb-microtec. Мы ожидаем, что в следующий момент Джон разведет руки в стороны классическим жестом «вот такая рыба!», но его ладони рисуют в воздухе разве что средних размеров плотву.

Дело в том, что тритий — одно из редчайших веществ на планете. Его мировые запасы оцениваются от силы в 30 кг, наряду с этим один килограмм стоит приблизительно $30 млн. Промышленный тритий создают в ядерных реакторах, облучая нейтронами литий-6.

Но трития полно на Солнце. Отметим, что тритий — это изотоп водорода, ядро которого содержит один протон и два нейтрона. В условиях замечательнейшей гравитации и наибольшей температуры светила (15 млн градусов) ядра трития сталкиваются с ядрами дейтерия («тяжелого водорода»), складывающимися из одного протона и одного нейтрона. Наряду с этим образуется ядро нового химического элемента гелия (два протона и два нейтрона), высвобождается огромное количество и нейтрон энергии.

Ядро гелия легче, чем трития и ядра дейтерия. В случае если отыскать в памяти известное E = mc2, где c — скорость света, делается ясно, из-за чего солнце дарит нам столько тепла.

Многие годы физики пробуют воссоздать на Земле процессы, происходящие в солнечном пекле (и делают определенные удачи). В то время, когда им это удастся, тритий будет снабжать людей фактически даровым электричеством. А до тех пор он может послужить нам, поджигая люминофор в светящихся трубках.

Так как основное свойство трития — безопасность.

Да, он радиоактивен, но радиация радиации рознь. Самое страшное гамма-излучение (фотоны с высокой энергией) вызывает лучевую болезнь и онкологические заболевания, не смотря на то, что оно же употребляется и для лечения рака. Блокировать такое излучение возможно лишь посредством толстого слоя материала с тяжелыми ядрами (свинец, обедненный уран).

Альфа-частицы являются не что иное, как ядра гелия. От альфа-излучения легко защититься кроме того узким слоем материала, но оно воображает опасность при попадании в организм. хорошие примеры того и другого — америций-241 из дымовых детекторов и печально известный полоний.

Для трития характерно мягкое бета-излучение, которое является потоком позитронов и электронов. Загородиться от него возможно кроме того листом бумаги. Энергии бета-частицы не хватает, дабы пробраться в организм через кожу. Стоит ли сказать, что излучение трития никак не имеет возможности покинуть стеклянную колбу.

Кроме того если вы вдохнете маленькое количество трития, он покинет организм, не успев нанести ему большой ущерб.

Однако, входя на заправочную станцию, мы надеваем специальные бахилы и халаты, а на стенах в каждой комнате замечаем датчики радиации и высокочувствительные газоанализаторы. Они способны ощутить мельчайшую утечку трития и в мгновение ока герметизировать помещение, запустив совокупность экстренной вентиляции.

«Первая обстоятельство для повышенных мер безопасности — это официальные нормативы, — поясняет Джон Уильямс, — вторая — это маленькая возможность образования тритиевой воды при случайном сотрудничестве газа с жидкостями». Тритиевая вода, в которой часть атомов водорода заменена атомами трития, страшна тем, что при попадании в организм может задержаться в том месте пара продолжительнее, чем газ, что мы всегда вдыхаем и выдыхаем.

Наконец, имеется и третья обстоятельство: все-таки упомянутый выше контейнер вправду большой. Посудите сами на примере: в часах Traser Red Combat размещаются источники с совокупной активностью 1 гигабеккерель (один беккерель свидетельствует, что в источнике происходит один радиоактивный распад в секунду). В одном контейнере (на фабрике разрешается хранить два) помещается количество трития с активностью 50 000 кюри, а один кюри равняется 37 гигабеккерелям.

Так что, в случае если посчитать, сколько часов возможно изготовить, применяв целый запас трития на фабрике, мы возьмём цифру 3 700 000!

Установлено законом

Очевидно, световые источники mb-microtec употребляются не только в часах. Их возможно встретить в оружейных прицелах, авиационных устройствах, рыбацких поплавках. Сфера применения тритиевой подсветки всегда расширяется: источники появляются в дизайнерских дверных ручках, указателях выхода для шахт и самолётов.

Это неудивительно: тритиевые источники дают стабильный свет, помогают 25 лет, не нуждаются в подзарядке и питании. Этим они выгодно отличаются от люминофоров на базе фосфора и им аналогичных, каковые запасают энергию света в течение дня, но уже по окончании одного часа, совершённого в темноте, теряют до 90% яркости.

Для тех, кого не убедил рассказ о безопасности трития, остался последний довод. Тритиевая подсветка — одна из самых проверенных разработок в мире. По причине того, что мало найдется разработок, каковые бы завлекали столь внимание со стороны национальных осуществляющих контроль органов.

Компания mb-microtec складывается из трех подразделений. Кроме производства тритиевых источников света Trigalight и «домашней» часовой марки Traser в нее входит Glencatec. Практически это исследовательская лаборатория, призванная отыскать новые сферы применения для ноу-хау mb-microtec.

Ее самые интересные проекты связаны с разработкой медицинских микророботов, заключенных в герметичные стеклянные капсулы посредством разработки лазерной инкапсуляции Trigalight.

«Тригалайт» ход за шагом

Ход 1: изготовление трубки

Сырьем для большинства источников помогает так называемая базисная трубка из боросиликатного стекла. Ее диаметр равен 12 мм, протяженность — 1,5 м. Чтобы получить микротрубки нужных параметров, базисную трубку нагревают и растягивают на особом станке, созданном mb-microtec. Наряду с этим и диаметр трубки, и толщина стенок уменьшаются, а протяженность, соответственно, возрастает. Из одной базисной трубки возможно взять 120 полуметровых отрезков диаметром 0,5 мм.

Данный очень щекотливый процесс контролируется вручную: оператор регулирует скорость прохождения трубки, интенсивность и температуру нагрева воздушного охлаждения. Для изготовления прямоугольных «тригалайтов» употребляется базисная трубка прямоугольного сечения.

Ход 2: нанесение люминофора

Процесс нанесения люминофора на внутреннюю поверхность трубки — одно из наиболее значимых ноу-хау компании. Вначале стекло очищается и «активируется». В этом ходе участвуют вода, мыльный раствор, растворы с фундаментальными и кислотными особенностями.

По окончании сушки в трубки засыпается порошкообразный люминофор. Со стороны думается, что порошок через трубку и высыпается на стол иначе, но благодаря активации он ровным слоем покрывает стеклянную поверхность.

Процесс засыпки повторяется трижды, по окончании чего трубка отправляется на диагностику. Любая заготовка обязана показать ровное свечение в ультрафиолетовых лучах. Готовые трубки на дни отправляются в печь на просушку.

Ход 3: закачка трития

Эксперт запаивает один финиш каждой трубочки посредством паяльной лампы, и уже не трубочки, а колбочки отправляются на заправочную станцию и подсоединяются к штуцерам. 30 штуцеров находятся на неспециализированном коллекторе. Сперва из трубок откачивают воздушное пространство и в течение некоего времени осуществляют контроль давление в совокупности. Так трубки контролируют на герметичность. По окончании завершения теста в коллектор подается тритий.

срок службы и яркость свечения источников прямо зависят от количества закачанного в них трития. Дабы в емкости поместилось больше радиоактивного газа, их охлаждают, погружая в жидкий азот. Отметим, что температура жидкого азота образовывает -196°С.

По завершении заправки эксперт запаивает верхние финиши трубок паяльной лампой и бережно отделяет их от станции.

Ход 4: лазерная резка

Лазерная резка — пожалуй, основное ноу-хау mb-microtec. Долгие трубки, уже заполненные тритием, помещаются в станок, что нарезает их на необходимые отрезки с ювелирной точностью. Наряду с этим лазер не просто разрезает заготовку, но и мгновенно запаивает финиши оказавшихся отрезков, не оставляя тритию ни мельчайшего шанса покинуть трубки.

В целях безопасности станок герметизируется и запирается на время работы. Его нереально открыть , пока встроенный датчик не констатирует полное отсутствие трития в прозрачного кейса. Посредством монитора и видеокамеры оператор непрерывно смотрит за качеством резки.

Сразу после резки новоиспеченные «тригалайты» проходят очередной тест на герметичность: оператор разглядывает партию источников в чёрной помещении, выискивая чёрные точки.

Ход 5: упаковка в палеты

Процесс упаковки «тригалайтов» завораживает: стремительными и правильными перемещениями механический манипулятор добывает микротрубочки размером всего 0,5 х 5 мм любая из горстки, проносит над фотоаппаратом со вспышкой и бережно укладывает в пластмассовые палеты. В зависимости от модели палет в каждой из них может размешаться 605, 943 либо 1375 источников. Палеты — это не просто эргономичная упаковка.

Они употребляются на сборочном производстве часов, где такой же манипулятор подхватывает микротрубочки и устанавливает их на циферблаты — в строго определенное место под строго определенным углом.

Механизм захвата у манипулятора пневматический. На протяжении фотосъемки каждому отдельному источнику присваивается номер. Фотография может служить подтверждением того, что источник был изготовлен как следует и совершенно верно соответствовал заданным размерам.

Статья «Тритий не лишний» размещена в издании «Популярная механика» (№153, июль 2015).

Тритиевая подсветка после 10 лет (Tritium after 10 years)


Темы которые будут Вам интересны: