Виктор Михайлов - Физические основы получения атомной энергии

Зарядка внешнего электрода радиоактивным излучением может осуществляться через тонкий слой твердого диэлектрика (рис. 54). Такой элемент не нуждается в вакууме. Для защиты от радиоактивных излучений целесообразно экранировать элемент слоем свинца.

Третий и наиболее перспективный путь прямого превращения атомной энергии в электрическую связан с применением атомных электрических элементов с умножением тока на полупроводниковом контакте. Упрощенная схема такого элемента дана на рис. 55.

Источником бета-частиц (электронов) здесь служит искусственно радиоактивный стронций 90. Излучаемые им электроны, пронизывая пластинку полупроводника (например, кремния), размножаются, выбивая новые электроны из атомов кремния. На один первичный электрон образуются сотни тысяч новых (вторичных) электронов. Контакт кремний–индий обладает замечательным свойством: он пропускает электроны только в одном направлении, в результате чего облучаемый кремний приобретает заряд одного знака, а индий — противоположного. Если теперь к кремнию и индию присоединить проводники, то в цепи будет течь электрический ток. Атомный элемент на кремнии дает напряжение порядка 0,25 в и ток короткого замыкания 10 -5 а .

Появление атомных батарей является доказательством возможности прямого превращения ядерной энергии в электрическую и представляет несомненный научный и практический интерес.

Атомные батареи, использующие радиоактивные излучения, могут действовать без смены радиоактивного вещества длительное время, определяемое периодом полураспада используемого радиоактивного изотопа. Так, например, продолжительность непрерывной работы обычной сухой батареи измеряется десятками и в лучшем случае сотнями часов, тогда как срок службы стронциевой батареи исчисляется многими годами. Мощность стронциевой атомной батареи уменьшается в 2 раза лишь примерно через 20 лет.

Кроме того, атомные батареи в отличие от обычных дают постоянное напряжение («не садятся») независимо от продолжительности их работы. Весьма важным свойством атомных батарей является их портативность. Один атомный элемент со стронцием 90 имеет размеры не более наперстка.

Атомные электрические батареи могут найти применение в первую очередь в переносных радиостанциях, полевых телефонных аппаратах, полевой дозиметрической аппаратуре и т. д., т. е. там, где от источников электрической энергии требуются малые размеры и вес. Если учесть большую насыщенность современных войск подобной аппаратурой, то нетрудно будет понять, насколько упростится ее обслуживание и снабжение источниками электрической энергии благодаря применению атомных батарей.

К сожалению, атомных батарей, рассчитанных на отдачу значительной мощности, до сих пор еще нет. Несомненно, однако, что дальнейшее усовершенствование конструкции атомных батарей и изобретение новых их типов будет способствовать созданию в ближайшем будущем атомных батарей большой мощности.

Одним из серьезных недостатков атомных батарей является обязательное наличие свинцовой защиты от радиоактивных излучений.

Производство электрической энергии атомными электростанциями является одним из генеральных путей использования ядерной энергии. Наряду с этим имеются и другие пути. В директивах XX съезда указано: «Развернуть работы по созданию силовых установок для транспортных целей. Построить ледокол с атомным двигателем». Применение атомных двигателей на всевозможных транспортных установках представляет собой второй важный путь использования ядерной энергии. Проблеме атомных двигателей посвящены целые книги [11]. Поэтому рассмотрим этот вопрос кратко.