Атомна електрична батарея - Ядерна фізика

Атомна електрична батарея — пристрій, що перетворює атомну енергію безпосередньо на електричний струм, минаючи безліч «посередників»: парові котли, паропроводи, теплообмінники, турбіни, генератори струму, що обертаються.

Найпростіший єбатарея, складена з двох пластинок: чистого бета-випромінювача - стронцію-90 і будь-якого напівпровідника, наприклад кремнію. Потік швидких електронів, що випускається стронцієм, проходячи через речовину напівпровідника, вибиває з нього велику кількість додаткових електронів — у десятки і сотні тисяч разів більше, ніж потік, що випускається самим радіоактивним ізотопом. Посилений таким чином потік електронів протікатиме лише в якомусь одному напрямку. Він є постійним електричним струмом.

Так як період напіврозпаду стронцію-90 дорівнює 24 років, така атомна батарея може діяти без зміни протягом 10-15 років! Високовольтні (до 150 тис. вольт) атомні батареї, щоправда, дають струм мізерно малої сили (10 -10 -10 -12 а), конструюють за іншим принципом. Вони джерело швидких електронів поміщають на ізоляторі у центрі металевої сфери чи циліндра. При радіоактивному розпаді з джерела випромінювань вилітає хмара бета-часток (електрони), унаслідок чого він заряджається позитивно, а збирач електронів (сфера) негативно. Звичайно, між ними утворюється різниця потенціалів, що створює при замиканні електродів на навантаження електричний струм. Така висока різниця потенціалів між джерелом електронів і сферою створюється за рахунок величезної швидкості електронів, що випускаються бета-випромінювачем.

Якщо активність джерела бета-частинок дорівнює 1 кюрі, то така атомна батарея розвиватиме потужність близько 200 мікроват (мкВт) при робочій напрузі 20 кв. Термін їїдії, як і попередньої конструкції, визначається періодом напіврозпаду використаної радіоактивної речовини.

Атомні батареї можуть бути влаштовані і по-іншому, наприклад у вигляді наповненої газом трубки, в якій радіоактивне випромінювання спершу іонізує атоми газу, а потім іони, що утворилися, під дією невеликої різниці потенціалів між двома електродами трубки створюють електричний струм; пристрої, у якому енергія радіоактивного випромінювання нагріває до високої температури спаї батареї напівпровідникових термоелементів, що виробляють постійний електричний струм; складної конструкції, де перед джерелом електронів встановлюють люмінофор - речовина, в якій під дією електронного бомбардування виникають яскраві світлові спалахи. Світло від цієї речовини фокусують на фотоелемент, що перетворює світлову енергію на електричну тощо.