Атомна батарейка для телефону: принцип роботи, переваги і недоліки

Мобільні телефони з'явилися близько сорока років тому. Прогрес не стоїть на місці. Навряд чи в ті часи хтось міг мріяти про те, що коли-небудь з'явиться атомна батарейка для телефону. Прогрес дозволив домогтися істотних проривів у багатьох сферах, особливо останнім часом. Даний огляд буде присвячений застосуванню атомних акумуляторів в сучасних електронних пристроях.

Сучасні технології

Ринок електроніки є одним з найбільш перспективних напрямків. З кожним роком ця сфера розвивається більш динамічно. Ще нещодавно в продаж надійшли iPhone 3 а сьогодні вже можна купити iPhone 8. Фахівцям довелося пройти великий шлях, щоб порадувати користувачів вчиненими з апаратної точки зору пристроями. Це ж стосується Windows Phone і Android. Декілька років тому телефон на базі ОС Android був чимось дивним. Всі діти мріяли пограти в ігри, де керувати діями головного героя можна було шляхом повороту екрану. Цим сьогодні вже важко здивувати. Навіть першачки використовують iPhone і не відчувають від цього особливого захоплення. Вони вже не зможуть зрозуміти, що раніше існували телефони, що функціонують на основі кнопкового управління, а що ще жахливіше, на телефонах того часу було всього 2-3 примітивних гри. Тоді для дітей навіть змійка на монохромному дисплеї була приводом для безмірного щастя. Грати в неї могли цілодобово. Ігри у той час були не такими якісними. Використовувати такі телефони можна було протягом декількох днів, не застосовуючи при цьому зарядку.

Атомна батарея – відмінне рішення для довгих ігор

Ігри на смартфонах з кожним роком виходять на більш високий рівень. Тому пристроїв потрібні більш сильні акумулятори. Скільки сьогодні здатний протриматися найбільш потужний смартфон з величезним ресурсом автономної роботи? При пасивному використанні таке пристрій протримається не більше трьох днів. Саме з цієї причини інженери і вирішили підняти питання про створення атомного акумуляторного елемента. Сьогодні в смартфонах в якості джерел живлення зазвичай застосовуються літій-іонні батареї. Рідше зустрічаються елементи, що функціонують на полімерних акумуляторах. Такі телефони насправді не витримують тривалого функціонування. Грати або дивитися на них фільми можна всього кілька годин.

Може використовуватися атомний акумулятор в смартфонах?

Більшість компаній, що займаються виробництвом смартфонів, змагаються за такими показниками: діагональ екрану; швидкодія; габарити (як правило, йде боротьба за зменшення товщини пристроїв); тривалість автономної роботи пристрою. У даний момент питання про те, як може використовуватися атомна енергія для створення сучасних смартфонів, залишається актуальним. За припущеннями вчених, вже в найближчому майбутньому з'являться пристрої, які можна буде обладнати акумуляторами, які функціонують за принципом реакції ядерного елемента. У цьому випадку телефони будуть функціонувати без додаткової зарядки до 20 років. Такий час автономної роботи не може не вражати.

Як виникла ідея створення батареї?

Атомна батарейка - досить-таки сучасна розробка XXI століття. Однозначно, цей винахід відкрив величезну кількість можливостей в діяльності як наземних, так і космічних областей діяльності. Але чи дійсно вона не приносить шкоди здоров'ю, як про це скрізь говорять?

Ідея появи невеликих атомних реакторів відносно недавно отримала велике поширення. Вчені висунули припущення про те, що така батарея для телефона дозволить позбутися від проблеми необхідності підзарядки. Про першому прототипі батареї, що використовує у своїй роботі атомну енергію, заговорили на вітчизняному підприємстві «Росатом». Ніякої певної конкретики не було. Як кажуть інженери, перший компактний атомний реактор може бути виготовлений в 2017 році. Принцип дії такої батареї буде полягати у використанні енергії хімічних реакцій, що відбуваються за участю ізотопу нікелю. Якщо говорити більш точно, мова йде про бета-випромінювання. Інтерес представляє той факт, що батарейка, створена за даним принципом, буде працювати протягом 50 років. Розмір такого елемента буде досить компактний. Щоб мати уявлення про те, які габарити буде мати атомний акумулятор, досить уявити собі, що просту батарейку зменшили в 30 разів.

Безпека застосування батареї

Що стосується безпеки, то експерти впевнені в тому, що атомний акумулятор не буде чинити негативного впливу на організм людини. Привід для такої впевненості дає унікальна конструкція. Пряме бета-випромінювання, без всяких сумнівів, негативно позначається на всіх живих організмах. Однак варто враховувати, що в таких акумуляторах воно буде «м'яким». Навіть якщо таке випромінювання не вийде назовні, воно буде поглинено всередині акумуляторного елемента. Оскільки атомна батарейка буде здатна поглинати випромінювання всередині, не даючи йому вийти назовні, фахівці сьогодні роблять прогнози на застосування таких акумуляторних пристроїв в медичній сфері. Наприклад, такі батарейки можуть використовуватися в конструкціях кардіостимуляторів. Ще одним перспективним напрямком використання таких батарей є аерокосмічна галузь. Промисловість стоїть на третьому місці. Крім цих основних галузей, існує ще безліч додаткових проектів, у яких можна буде застосовувати атомну батарею. Одним з найважливіших напрямків може стати транспортна галузь.

Основні недоліки

Що ж нам дає атомна батарейка? Переваги та недоліки даного елемента живлення будуть докладно розглянуті далі. Перш за все, варто відзначити, що виробництво таких автономних джерел енергії може коштувати досить дорого. Науковці та інженери поки не наважуються назвати точну вартість такої розробки. Можливо, вони просто бояться зробити поспішні висновки. Але є приблизна оцінка. Якщо говорити доступною мовою, така технологія буде коштувати дуже дорого. Цього цілком варто очікувати, якщо трохи логічно поміркувати. Мабуть, ще занадто рано думати про випуск таких елементів живлення в промислових масштабах. Залишається тільки сподіватися, що вченим вдасться знайти альтернативні технології, які допоможуть розробити недорогий мобільний атомний реактор без загрози радіаційного зараження. І швидше за все, це станеться в найближчому майбутньому.
Багатьох цікавить, скільки коштує атомна батарейка. Поки наводяться лише попередні оцінки вартості одного грама активної речовини такої батареї: 4000 доларів. Виходить, що на виробництво одного такого акумулятора пристрою потрібно буде затратити приблизно 45 млн рублів. Головна трудність пов'язана з отриманням самого ізотопу. В чистому вигляді в природі він не зустрічається. Для його створення необхідно використовувати спеціальні реактори. У нас в країні працює всього три таких реактора. Можливо, з часом буде розроблена технологія, що дозволяє використовувати для виробництва інші елементи, що дозволить знизити витрати на виробництво даного елемента.

Принцип дії акумулятора

Не тільки фахівці б'ються над проблемою створення атомної батарейки. Нещодавно молодий вчений з Томська створив прототип акумулятора, що функціонує на основі ядерної реакції. Як же працює така атомна батарейка? Принцип роботи даної розробки полягає у використанні ізотопу тритію. При правильному застосуванні можна направити енергію, отримувану під час напіврозпаду цього елемента, у вірне русло. Атомна батарейка на базі тритію буде працювати в правильному режимі протягом 12 років. Причому за цей проміжок часу акумулятор не потрібно буде заряджати. Варто також відзначити, що енергія вивільняється невеликими порціями.

Тритій: переваги

Які переваги дасть атомна батарейка для телефону? На скільки вистачить такого акумулятора? Пристрій на базі тритію з часом не змінить своїх початкових властивостей. Це є незаперечною перевагою. Винахід було протестовано в Інституті ядерної фізики в Новосибірську. Також досвідчена модель була випробувана в Томському університеті.

Акумулятор на базі нікелю

Співробітники ФГУП «Гірничо-хімічний комбінат» висловили готовність виготовити дослідний зразок атомного акумулятора на базі нікелю. Головним діючим компонентом у такий батарейці виступає ізотоп нікелю. Цей елемент здатний забезпечити автономну роботу електроніки протягом півстоліття. Принцип роботи акумуляторного елемента заснований на бета-вольтаическом ефекті. Він чимось нагадує фотоелектричний ефект. Пари «електро-дірка» в напівпровідникової решітці утворюються за рахунок впливу бета-частинок. Для отримання ізотопу нікелю 63 мішені нікель-62 опромінюють. Крім тривалого часу роботи, до переваг таких акумуляторних батарей можна буде віднести компактні розміри. При цьому дані елементи живлення будуть абсолютно безпечні для здоров'я. Такі достоїнства роблять атомні батареї особливо привабливими для багатьох сфер людської діяльності.

Перспективи застосування акумулятора

Атомна батарейка, яка функціонує на основі ядерної реакції, має величезні перспективи використання. Такий пристрій буде особливо корисно в сфері електроніки. Однак воно може використовуватися не тільки як батарейка для телефону. Компактний реактор напевно знайде застосування у військовій і аерокосмічній галузях, а також у медицині.

На закінчення

Атомні батарейки – це неймовірне досягнення науки, бо тільки такі технології сучасного світу можуть витримувати високі і низькі температури, працюючи в різних умовах. Незважаючи на відносно високу вартість виробництва атомних батарей, нам залишається тільки сподіватися на те, що ми зможемо побачити такі вироби в новітніх моделях телефонів. Викликає певні питання лише елемент, який буде взято за основу такого акумулятора. Звичайно, за своєю природою тритій є ядерним елементом. Але він все ж має досить слабке випромінювання. Це речовина не завдасть шкоди людському організму. При правильному використанні акумулятора шкіра і внутрішні органи не постраждають. Саме з цієї причини даний елемент сьогодні виступає в якості найбільш ймовірного кандидата для створення компактної атомної батарейки.