Тритій: годинник з радіоактивної підсвічуванням

Міф про те, що радіоактивні речовини світяться, скоро відсвяткує віковий ювілей і, незважаючи на це, як і раніше активно експлуатується письменниками, художниками і режисерами XXI століття. Він йде корінням в 20-30-ті роки минулого століття, коли в побутових приладах стали активно застосовувати фарбу на основі сульфіду цинку і міді з додаванням радію. Сульфід цинку з міддю - поширений люмінофор, який під дією електронного променя забарвлює екрани радарів і осцилографів в «фірмовий» зелений колір, а в складі фарби світиться під дією альфа-випромінювання радіоактивного металу радію.

Компанія mb-microtec складається з трьох підрозділів. Крім виробництва тритієвих джерел світла Trigalight і «домашньої» годинникової марки Traser в неї входить Glencatec. Фактично це дослідницька лабораторія, покликана знайти нові сфери застосування для ноу-хау mb-microtec. Її найбільш цікаві проекти пов'язані з розробкою медичних микророботов, укладених в герметичні скляні капсули за допомогою технології лазерної інкапсуляції Trigalight.

У ті роки радій був популярнішим, ніж Марлен Дітріх. На зачаровують промоплакатах щасливі сім'ї збиралися у камінів, що виділяють загадкове зеленуватесвітіння, і мільйони людей з нетерпінням очікували появи атомних духовок на своїх кухнях і атомних автомобілів в гаражах.

Після того як людство зіштовхнулося з небезпеками радіації, ейфорія змінилася іншою крайністю: найменша згадка про радіацію змушує людей напружено супити. Тим часом навіть звичайний банан здатний викликати помилкове спрацьовування радіаційного детектора - адже банани від природи містять ізотоп калій-40. Детектори диму, які ми можемо побачити на стелі в кожному офісі, використовують розпадається америцій-241.

Крок 1: виготовлення трубки Сировиною для більшості джерел служить так звана базова трубка з боросилікатного скла. Її діаметр дорівнює 12 мм, довжина - 1, 5 м. Щоб отримати мікротрубки корисних властивостей, базову трубку нагрівають і розтягують на спеціальному верстаті, розробленому mb-microtec. При цьому і діаметр трубки, і товщина стінок зменшуються, а довжина, відповідно, збільшується. З однієї базової трубки можна отримати 120 півметровій відрізків діаметром 0, 5 мм. Цей вкрай делікатний процес контролюється вручну: оператор регулює швидкість проходження трубки, температуру нагрівання і інтенсивність повітряного охолодження. Для виготовлення прямокутних «трігалайтов» використовується базова трубка прямокутного перетину.

Ми відвідали фабрику компанії mb-microtec (Берн, Швейцарія), де виробляються джерела світла на основі радіоактивного газу тритію. Це виробництво в деякому роді унікально. Кілька компаній в світі (їх можна перерахувати по пальцях) виробляють тритієві джерела, однак тільки технології mb-microtec дозволяють виготовляти мініатюрні колби, придатні, зокрема, для установки в циферблат годинника. Тому всім годинниковим домівках, які хочуть висвітлити свої моделі тритієм, доводиться звертатися в mb-microtec.

Як надути російську армію: обман

Крок 2: нанесення люмінофора Процес нанесення люмінофора на внутрішню поверхню трубки - одне з найважливіших ноу-хау компанії. Спершу скло очищається і «активується». У цьому процесі беруть участь вода, мильний розчин, розчини з основними і кислотними властивостями. Після сушіння в трубки засипається порошкоподібний люмінофор. З боку здається, що порошок просто пролітає крізь трубку і висипається на стіл з іншого боку, але завдяки активації він рівним шаром покриває скляну поверхню. Процес засипання повторюється тричі, після чого трубка відправляється на перевірку. Кожна заготовка повинна продемонструвати рівне світіння в ультрафіолетових променях. Готові трубки на добу відправляються в піч на просушування.

Ось така риба!

«Нам доставляють величезні контейнери з тритієм!» - з гордістю оголошує Джон Вільямс, технічний директор mb-microtec. Ми очікуємо, що в наступний момент Джон розведе руки в сторони традиційним жестом «ось така риба!», Але його долоні малюють в повітрі хіба що середніх розмірів плотву.

Справа в тому, що тритій - одна з рідкісних речовин на планеті. Його світові запаси оцінюються від сили в 30 кг, при цьому один кілограм коштує приблизно $ 30 млн. Промисловий тритій виробляють в ядерних реакторах, опромінюючи нейтронами літій-6. Зате тритію повно на Сонце. Нагадаємо, що тритій - це ізотоп водню, ядро ​​якого містить один протон і два нейтрони. В умовах найпотужнішою гравітації і високої температури світила (15 млн градусів) ядра тритію стикаються з ядрами дейтерію ( «важкого водню»), що складаються з одного протона і одного нейтрона. При цьому утворюється ядро ​​нового хімічного елемента гелію (два протони і два нейтрони), вивільняється нейтрон і величезна кількість енергії. Ядро гелію легше, ніж ядра дейтерію і тритію. Якщо згадати знамените E = mc2, де c - швидкість світла, стає зрозуміло, чому сонце дарує нам стільки тепла.

Багато років фізики намагаються відтворити на Землі процеси, що відбуваються в сонячному пеклі (і роблять певні успіхи). Коли їм це вдасться, тритій буде постачати людей практично дармовим електрикою. А до тих пір він може послужити нам, підпалюючи люмінофор в світяться трубках. Адже головна властивість тритію - безпека.

Так, він радіоактивний, але радіація радіації ворожнечу. Найнебезпечніше гамма-випромінювання (фотони з високою енергією) викликає променеву хворобу і онкологічні захворювання, хоча воно ж використовується і для лікування раку. Блокувати таке випромінювання можна тільки за допомогою товстого шару матеріалу з важкими ядрами (свинець, збіднений уран).

Крок 3: закачування тритію Спеціаліст запаює один кінець кожної трубочки за допомогою паяльної лампи, і вже не трубочки, а колбочки відправляються на заправну станцію і приєднуються до штуцерів. 30 штуцерів розташовуються на загальному колекторі. Спочатку з трубок відкачують повітря і протягом деякого часу контролюють тиск у системі. Так трубки перевіряють на герметичність. Після завершення тесту в колектор подається тритій. Яскравість світіння і термін служби джерел прямо залежать від кількості закачаного в них тритію. Щоб в ємності помістилося більше радіоактивного газу, їх охолоджують, занурюючи в рідкий азот. Нагадаємо, що температура рідкого азоту становить -196 ° С. По завершенні заправки фахівець запаює верхні кінці трубок паяльною лампою і акуратно відокремлює їх від станції.

Альфа-частинки являють собою не що інше, як ядра гелію. Від альфа-випромінювання легко захиститися навіть тонким шаром матеріалу, проте воно становить небезпеку при попаданні в організм. Яскраві приклади того й іншого - америцій-241 з димових детекторів і сумнозвісний полоній.

Для тритію характерно м'яке бета-випромінювання, яке представляє собою потік електронів і позитронів. Загородитися від нього можна навіть аркушем паперу. Енергії бета-частинки недостатньо, щоб проникнути в організм через шкіру. Чи варто говорити, що випромінювання тритію ніяк не може покинути скляну колбу. Навіть якщо ви вдихнете невелика кількість тритію, він покине організм, не встигнувши завдати йому значної шкоди.

Крок 4: лазерна різка Лазерне різання - мабуть, головне ноу-хау mb-microtec. Довгі трубки, вже заповнені тритієм, поміщаються в верстат, який нарізає їх на потрібні відрізки з ювелірною точністю. При цьому лазер не просто розрізає заготовку, а й миттєво запаює кінці одержані відрізків, не залишаючи тритію ні найменшого шансу покинути трубки. З метою безпеки верстат герметизується і замикається на час роботи. Його неможливо відкрити до тих пір, поки вбудований датчик не констатує повна відсутність тритію всередині прозорого кейса. За допомогою відеокамери і монітора оператор безперервно стежить за якістю різання. Відразу після різання новоспечені «трігалайти» проходять черговий тест на герметичність: оператор розглядає партію джерел в темній кімнаті, вишукуючи темні точки.

Проте, входячи на заправну станцію, ми надягаємо халати і спеціальні бахіли, а на стінах в кожній кімнаті спостерігаємо високочутливі газоаналізатори і датчики радіації. Вони здатні відчути найменшу витік тритію і в одну мить герметизувати приміщення, запустивши систему екстреної вентиляції.

«Перша причина для підвищених заходів безпеки - це офіційні нормативи, - пояснює Джон Вільямс, - друга - це невелика ймовірність утворення тритиевой води при випадковому взаємодії газу з рідинами». Тритієва вода, в якій частина атомів водню замінена атомами тритію, небезпечна тим, що при попаданні в організм може затриматися там трохи довше, ніж газ, який ми постійно вдихаємо і видихаємо.

Крок 5: упаковка в палети Процес упаковки «трігалайтов» заворожує: швидкими і точними рухами механічний маніпулятор дістає мікротрубочки розміром всього 0, 5 х 5 мм кожна з жменьки, проносить над фотоапаратом зі спалахом і акуратно укладає в пластмасові палети. Залежно від моделі палет в кожній з них може розташовуватися 605, 943 або +1375 джерел. Палети - це не просто зручна упаковка. Вони використовуються на складальному виробництві годин, де такий же маніпулятор підхоплює мікротрубочки і встановлює їх на циферблати - в строго певне місце під строго певним кутом. Механізм захоплення у маніпулятора пневматичний. Під час фотозйомки кожному окремому джерелу присвоюється номер. Фотографія може служити підтвердженням того, що джерело був виготовлений якісно і точно відповідав заданим розмірам.

Нарешті, є і третя причина: все-таки вищезгаданий контейнер дійсно великий. Посудіть самі на прикладі: в годинах Traser Red Combat розміщуються джерела з сукупної активністю 1 гігабеккерель (один бекерель означає, що в джерелі відбувається один радіоактивний розпад в секунду). В одному контейнері (на фабриці дозволяється зберігати два) поміщається кількість тритію з активністю 50 000 кюрі, а один кюрі дорівнює 37 гігабеккерелям. Так що, якщо порахувати, скільки годин можна виготовити, використавши весь запас тритію на фабриці, ми отримаємо цифру 3 700 000!

перевірено законом

Зрозуміло, світлові джерела mb-microtec використовуються не тільки в годинах. Їх можна зустріти в збройових прицілах, авіаційних приладах, рибальських поплавцях. Сфера застосування тритиевой підсвічування постійно розширюється: джерела з'являються в дизайнерських дверних ручках, покажчиках виходу для літаків і шахт.

Це не дивно: тритієві джерела дають стабільний світ, служать 25 років, не мають потреби в харчуванні і підзарядки. Цим вони вигідно відрізняються від люмінофорів на основі фосфору і їм подібних, які запасають енергію світла протягом дня, але вже після однієї години, проведеного в темряві, втрачають до 90% яскравості.

Для тих, кого не переконав розповідь про безпеку тритію, залишився останній аргумент. Тритієва підсвічування - одна з найбільш перевірених технологій в світі. Тому що мало знайдеться технологій, які б залучали таку пильну увагу з боку державних контролюючих органів.

Стаття «Тритій не зайвий» опублікована в журналі «Популярна механіка» (№7, Грудень 2015). Цікаво як влаштований ядерний реактор і чи можуть роботи побудувати будинок?

Все про нові технології і винаходи! ОК Я погоджуюся з правилами сайту Дякую. Ми відправили на ваш email лист з підтвердженням.

Рекомендуємо

Як роблять кишенькові ліхтарі Led Lenser
2019
Зоряна карта: Google в небесах
2019
Вакцина проти СНІДу: Надія є
2019