Атомна батарея

Атомна батарея, що містить емітер з β радіоактив ною речовиною і колектор, між якими розташований ізолятор, яка відрізняється тим, що уведений другий колектор, установлений з 3 14233 4 другий колектор, емітер виконаний у вигляді стільтиску повітря ~10 мм рт. ст. (ККД визначається, як відношення отриманої електричної потужності ників, у порожніх осередках яких розміщена до енергії розпаду). радіоактивна речовина, що закрита металевою Недоліками відомої атомної батареї є порівняплівкою, між емітером і колекторами встановлені но невеликий струм емісії, малий коефіцієнт коризбиральні сітки, а між емітером і сітками, емітером сної дії, невелика величина електрорушійної сили, і колекторами, сітками і колекторами включені нарадіаційна небезпека. вантаження, дозволяє збільшити коефіцієнт кориЦі недоліки обумовлені наступними причинасної дії батареї, струм емісії електронів і електрорушійну силу, знизити радіаційну небезпеку. ми. Випромінювання -часток при розпаді радіоакСутність корисної моделі пояснюється ілюсттивної речовини має кутовий розподіл, близьке до рацією, на якій зображено структурну схему заізотропного [Кармесс У., Харви Д. Источники энерпропонованої атомної батареї. Запропонована гии на радиоактивных изотопах. - Μ.: Мир, 1967. корисна модель складається з емітера 1, викона207 с.]. Тому в середньому половина -часток буного у вигляді стільників, у порожніх осередках де поглинатися в тілі електрода, на поверхні якого яких розміщена -радіоактивна речовина 2, що розташована фольга з радіоактивним ізотопом. Це закрита металевою плівкою 3 товщиною, меншою збільшує теплонапруженість конструкції, зменшує її ККД (принаймні в 2 рази). довжини вільного пробігу -часток у металевій У цьому пристрої як середовище для посиленплівці. Колектори 4 відділені від емітера 1 ізолятоня струму використовують залишковий газ. Доврами 5. Між емітером 1 і колекторами 4 встановлені збиральні сітки 6. Між емітером і колекторами, жина вільного пробігу -частки з енергією в газі колекторами і сітками, емітером і сітками включені щільністю n дорівнює: навантаження 7. 1 ( ) Робота запропонованої корисної моделі відбуn вається в такий спосіб. При розпаді де ( ) - іонізаційний перетин зіткнення радіоактивної речовини 2 виникають -частки з частки з атомом газу визначеного сорту. При тиску енергією ~10-1меВ. Вони проходять через мета=10-4мм рт. ст. (n~1012см-3) і енергії ~100кеВ велеву плівку 3, збуджуючи в її кристалічній решітці личина ( ) 10-17см2. Відкіля випливає, що вторинні електрони. Енергія цих збуджених елект5 ( )=10 см. Але відстань між електродами повинна ронів виявляється більше роботи виходу електробути мінімальною (d ед. мм), тому що при цьому нів з металу, тому ці електрони залишають метал. робота з переміщення зарядів у поле сил дзеркаТому що енергія цих електронів порядку 10еВ, то льного відображення буде малою [Ландау Л. Д., вони опиняються на збиральних сітках 6, створюЛифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. ючи електрорушійну силу. Частина первинних елеМ.: ГИТТЛ, 1957. -С. 22- 29.]. Тому й імовірність ктронів розпаду ( -часток), що не віддали значної іонізаційних зіткнень і коефіцієнт підсилення току частки енергії при проходженні через металеву будуть невеликі. При зниженому тиску ( 1мм рт. плівку 3 (для цього товщина плівки вибирається ст.) пристрій працює в режимі інтенсивного розмменше довжини вільного пробігу -частки в цій ноження електронів, тому що ~d. Однак у цьому плівці), мають енергію >>10еВ, тому вони осідавипадку при поширенні -часток через газ значна ють на колекторах 4. частка їхньої кінетичної енергії витрачається на Наявність металевої плівки (наприклад, з бенагрівання газу і тільки частина – на іонізацію. Сарилію) визначеної товщини дозволяє забезпечити ме з цієї причини коефіцієнт множення струму в інтенсивну емісію електронів при проходженні чегазі не перевищує величини 102. Крім цього сильно рез неї -часток. В основі цієї аномальної емісії -1 падає ЕРС (до 10 В), що знижує ККД пристрою. лежить процес формування функції розподілу збуВ основу корисної моделі поставлена задача джених електронів у металі ступеневого (а не макудосконалити атомну батарею шляхом отримання свеловського) типу [Моисеев С.С., Новиков B.E. О аномально великої емісії електронів, що дозвовозможности использования неравновесных расплить збільшити коефіцієнт корисної дії батареї, ределений для создания радиационных катодов. струм емісії електронів, і електрорушійну силу, Препринт ХФТИ, № 77 - 24, 1977. - С. 3 - 9.]. При знизити радіаційну небезпеку. ступеневому розподілі щільність емісії j значно Поставлена задача вирішується тим, що в вище, ніж при максвеловському і залежить від атомної батареї, що містить емітер з енергії первинної -частки, типу металу: радіоактивною речовиною і колектор, між якими J=j( , F), розташовано ізолятор, уведений другий колектор, де F - енергія Фермі, що залежить від роду установлений з іншої сторони емітера і відділений речовини. від нього ізолятором, при цьому емітер виконаний Експериментальне поява аномально великої у вигляді стільників, у порожніх осередках якого емісії електронів за рахунок ступеневого збуджурозміщена -радіоактивна речовина, що закрита вання отримано в роботі [Knucht W. Appl. Phys/ металевою плівкою товщиною, меншою довжини Zett.. 1965. -V. 6.-P. 102.]. вільного пробігу -часток у металевій плівці та між Оцінимо втрати енергії -часток на іонізацію в емітером і колекторами встановлені збиральні речовині і довжину вільного пробігу . Для -часток сітки, а між емітером і сітками, емітером і колектоз енергією ε в сотні кеВ величина довжини вільнорами, сітками і колекторами включені навантаженго пробігу визначається, як ня. 10-3 1/3кeΒ, Таким чином, атомна батарея, в яку введено -4 5 14233 6 [Краткий справочник инженера-физика. Ядерная и гель Д. Ионизованные газы. - Μ.: ΦΜ, 1959. - С. атомная физика. - М.: Гос-атомиздат, 1961. - С. 38.]. Ці частки не будуть осідати на сітках, а потраплять на колектори. Максимально можливий 386.], а втрати енергії ( -часток на збуджування потенціал колекторів відносно емітера буде дорівелектронів решітки (іонізаційні втрати) визначаєтьнює 0,5МеВ, а струм з одиниці поверхні: ся по формулі Бете [Сб. «Диагностика плазмы». 10 2 Под. ред. Р. Хаддлстоуна, С. Монарда. - М.: Мир. j=0,25 3 10 Ap, А/см , 1967. - С. 453.]. З цих даних можна знайти число де А - активність радіоактивної речовини в мікрозбуджених електронів nв з енергією, що перевищує кюрі. Таким чином, металева плівка відіграє роль роботу виходу. Для плівки з берилія товщиною d< підсилювача, товщина якої дозволяє змінювати (але не більш ніж у 2...3 рази) число nв 10...103 енергетичний спектр часток і їх число. Крім того, для енергій ~0,5МеВ. Енергія цих вторинних елеметалева плівка, яка закриває радіоактивну речоктронів не перевищує значення потенціалу ~10В, вину, знижує радіаційну безпеку радіоактивного і вони перехоплюються сітками. Тому що d< , то ізотопу. Запропонована корисна модель здійснює частина первинних високоенергетичних електроемісію з емітера в різні сторони, що значно підвинів, що виникли при радіоактивному розпаді, прощує коефіцієнт корисної дії. Стільникова конструкходить через металеву плівку без помітних витрат ція емітера забезпечує її механічну міцність. ККД енергії. Зокрема, якщо d=0,8 , то близько 25% запропонованої корисної моделі збільшується до часток радіоактивного розпаду взагалі не випро20% при одночасному збільшенні струму й електбують зіткнень із кристалічними решітками плівки і рорушійної сили. залишать ізотоп з енергією порядку 0,5МеВ [Эн Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601