Esimene mobiiltelefon loodi üle neljakümne aasta tagasi. Teadus muidugi edeneb. Ja kes oleks tollal arvanud, et nelikümmend aastat hiljem sünnib telefoni aatomiaku? Jah, teadus ei arene hüppeliselt, vaid siiski märkimisväärsete läbimurretega paljudes valdkondades, eriti viimasel ajal. Ja see artikkel on pühendatud konkreetselt tänapäevastes seadmetes aatomipatareide kasutamise teemale.
Sissejuhatus
Nüüd on nutitelefonide turg üks lootustandvamaid elektroonikavaldkondi. See ala areneb dünaamiliselt, hetkekski peatumata. Näib, et iPhone 3 jõudis just müügile ning iPhone 6 ja iPhone 6 Plus lehvivad juba mobiilsidepoodide riiulitel. Ütlematagi selge, millise tee läksid ettevõtte insenerid, et kasutajaid uusima riistvaraga rõõmustada?
Sama võib öelda Androidi ja Windows Phone'i kohta. Paar veelaastaid tagasi kogunes terve kooliklass ühe õnneliku mehe ümber, kellel oli Androidi telefon. Ja kui kellelgi õnnestus isiklikult mängida rakendust, milles saate ekraani keerates tegevust juhtida (eriti kui see mäng oli võidusõidu kategooriast), säras ta sõna otseses mõttes õnnest.
Keegi ei ole tänapäeval selle üle üllatunud. Isegi esimese klassi lapsed kasutavad nüüd vaikselt Apple'i telefone ilma suurema rõõmu ja rõõmuta, mõistmata, kui õnnelik neil tegelikult on. Ometi nad lihts alt ei tea, et kunagi oli telefone, mis töötasid nuppude, mitte puutetundlike juhtnuppude abil. Et nendes telefonides oli ainult paar mängu. Ja isegi madu Nokia 1100 kahevärvilisel ekraanil pakkus tolleaegsetele lastele lõputut rõõmu ja nad mängisid seda peaaegu päevi järjest.
Muidugi, siis olid mängud palju madalama kvaliteediga. Selliseid telefone sai mitu päeva kasutada ilma laadimist kasutamata. Nüüd on mängutööstus nutitelefonide vallas jõudnud kõrgemale tasemele ja selleks on vaja võimsamaid telefoniakusid. Kui kaua võib teie arvates uusim ja võimsaim nutitelefon vastu pidada?
Kas meil on vaja aatomiakut?
Kinnitame teile, et isegi passiivse kasutamise korral ei kesta see (smarfton) tõenäoliselt kauem kui 3 päeva. Kaasaegsetes nutitelefonides kasutatakse toiteallikana liitiumioonakusid. Veidi harvemmudelid, mis töötavad polümeerakudel. Tegelikult need telefonid väga pikale tööle ei pea. Saate neid mängida aku tööea jooksul, vaadata filme paar tundi, mis tavaliselt ei ületa kümmet. Selliste seadmete tootjad võistlevad korraga mitmes suunas. Kõige aktiivsem võitlus esikoha nimel käib järgmiste kriteeriumide alusel:
- Ekraani diagonaal.
- Riistvara ja jõudlus.
- Mõõtmed (täpsem alt öeldes on võitlus paksuse vähendamisega).
- Võimas autonoomne toiteallikas.
Nagu näeme, jääb lahtiseks küsimus, kas vajame telefonile aatomiakut. Teadlaste arvutuste kohaselt saab telefone tulevikus varustada patareidega, mis töötavad triitiumi-nimelise tuumaelemendi reaktsiooni põhimõttel. Sel juhul suudavad telefonid ilma laadimiseta töötada kõige konservatiivsemate hinnangute kohaselt kuni 20 aastat. Muljetavaldav, kas pole?
Kui uus on idee aatomipatareist?
Mõte luua miniatuursed tuumareaktorid (räägime tuumapatareidest) tekkis helgetesse mõtetesse mitte nii kaua aega tagasi. Tehti ettepanek, et selliste seadmete kasutamine vastavates tehnilistes seadmetes aitab toime tulla mitte ainult pideva laadimise vajadusega, vaid ka teiste probleemidega.
TASS: tehke ise aatomi aku. Insenerid räägivad
Esimene väideaatomienergial põhineva aku leiutamise kohta tegi kodumaise ettevõtte Rosatomi osakond. See oli kaevandus- ja keemiakombinaat. Inseneride sõnul saab esimese toiteallika, mis on paigutatud aatomipatarei, luua juba 2017. aastal.
Toimimise põhimõte seisneb reaktsioonides, mis toimuvad isotoobi “Nikkel-63” abil. Täpsem alt räägime beetakiirgusest. Huvitaval kombel suudab selle põhimõtte järgi ehitatud aku töötada umbes pool sajandit. Mõõtmed saavad olema väga-väga kompaktsed. Näiteks: kui võtate tavalise sõrmepatarei ja pigistate seda 30 korda, näete selgelt, kui suur on aatomipatarei.
Kas tuumapatarei on ohutu?
Insenerid on täiesti kindlad, et selline toiteallikas ei kujuta endast ohtu inimeste tervisele. Selle usalduse põhjuseks oli aku disain. Loomulikult kahjustab mis tahes isotoobi otsene beetakiirgus elusorganismi. Kuid esiteks on see selles akus "pehme". Teiseks, isegi see kiirgus ei kustu, sest see neeldub toiteallika enda sees.
Seoses asjaoluga, et tuumapatareid "Russia A123" neelavad kiirgust enda sees, välja laskmata seda väljapoole, koostavad eksperdid juba strateegilist prognoosi tuumapatareide kasutamiseks erinevates meditsiinivaldkondades. Näiteks saab selle kasutusele võtta südamestimulaatorite disainis. 2. inpaljutõotav suund on kosmosetööstus. Kolmandal kohal on loomulikult tööstus. Väljaspool esikolmikut on palju harusid, milles on võimalik eduk alt kasutada aatomienergiaallikat. Võib-olla kõige olulisem neist on transport.
Aatomitoiteallika puudused
Mida saame tuumapatarei asemel? Nii-öelda, mida me näeme, kui vaatame teisest küljest? Esiteks maksab selliste autonoomsete energiaallikate tootmine päris senti. Täpseid summasid insenerid nimetada ei soovinud. Võib-olla kartsid nad teha varakult valesid järeldusi. Ligikaudne hinnang ei antud aga mitte numbrites, vaid sõnades. See tähendab, et "kõik on väga kallis". Noh, see oli asja olemust lihts alt loogiliselt hinnates üsna ootuspärane. Seeriatootmisest tööstuslikus mastaabis on ehk vara rääkida. Jääb vaid loota, et aja jooksul leitakse alternatiivseid tehnoloogiaid, mis võimaldavad luua aatomiaku ilma selle töökindlust ja praktilisust kahjustamata, kuid palju odavam alt.
Muide, TASS hindas 1 grammi ainet 4 tuhandeks dollariks. Seega, et saada vajalik aatommass, mis tagab aku pikaajalise kasutamise, on praegu vaja kulutada 4,5 miljonit rubla. Probleem peitub isotoobis endas. Looduses seda lihts alt ei eksisteeri, nad loovad isotoobi spetsiaalsete reaktorite abil. Meie riigis on neid vaid kolm. Nagu varem mainitud, võib-olla aja jooksul on see võimalikkasutage allika tootmiskulude vähendamiseks muid elemente.
Tomsk. Aatomi aku
Aatomipatareide leiutamisega tegelevad mitte ainult professionaalsed insenerid ja disainerid. Hiljuti töötas Tomski Polütehnilise Ülikooli magistrant välja uue tuumajõul töötava aku mudeli. Selle mehe nimi on Dmitri Prokopjev. Selle areng on võimeline normaalselt toimima 12 aastat. Selle aja jooksul ei pea seda isegi üks kord laadima.
Süsteemi keskpunkt oli radioaktiivne isotoop, mida nimetatakse triitiumiks. Oskuslikul kasutamisel võimaldab see poolväärtusaja jooksul vabanevat energiat õiges suunas suunata. Sel juhul vabaneb energia osade kaupa. Võite öelda, doseeritud või portsjonitena. Tuletame meelde, et selle tuumaelemendi poolestusaeg on umbes 12 aastat. Seetõttu on selle üksuse akut võimalik kindlaksmääratud ajavahemiku jooksul kasutada.
Triitiumi eelised
Võrreldes aatomipatareiga, millel on ränidetektor, ei muuda triitiumil põhinev aatomipatarei omadusi aja jooksul. Ja see on selle vaieldamatu eelis, tuleb märkida. Leiutist testiti Novosibirski tuumafüüsika instituudis, samuti Tomski ülikooli füüsika- ja tehnoloogiainstituudis. Aatomipatareil, mille põhimõte põhineb tuumareaktsioonil, on teatud väljavaated. Tavaliselt on see elektroonika valdkonnas. Koos sellega on sõjavarustus, meditsiin jakosmosetööstus. Oleme sellest juba rääkinud.
Järeldus
Aatomipatareide kõrge tootmiskulu juures loodame, et lähitulevikus kohtame neid siiski telefonides. Nüüd paar sõna elemendi kohta, mis on aku aluseks. Triitium on loomulikult oma olemuselt tuumamaterjal. Selle elemendi kiirgus on aga nõrk. See ei saa kahjustada inimeste tervist. Siseorganid ja nahk ei kannata oskusliku kasutamise tõttu. Seetõttu valiti see akudes kasutamiseks.
