Реактор на запястье

Часы и радиоактивные составы уже давно идут рука об руку. В начале и середине XX века обеспечить читаемость приборов (в том числе и часов) на бортах самых разных судов и самолетов (а также танков и прочей самоходной, особенно военной техники) получалось лишь с использованием крайне опасных для человека составов. Даже по истечению десятков лет после списания машины в утиль стрелки и шкалы ее приборов продолжают «фонить», распространяя вокруг себя вредную для всего живого радиацию. Это не сильно беспокоит создателей боевых машин: на войне все средства хороши, да и шансы умереть от радиационного фона, излучаемого стрелками танковых часов во время боевых действий, куда ниже, чем от неприятельского снаряда. «На гражданке» же отношение к вопросу радиационной безопасности совсем не такое, особенно сегодня. Да и технологии шагнули сильно вперед, открыв перед нами перспективы «мирного атома» даже в контексте приборов времени. Решение, с помощью которого ученые закрыли про-блему обеспечения часов долговечным источником света, поражает простотой и изяществом, хотя по своей сути схоже с самым настоящим реактором.

ОТКУДА В ЧАСАХ РАДИАЦИЯ



Решение было найдено в газе, имя которому тритий. Он был открыт еще в 1934 году Эрнестом Резерфордом, Маркусом Олифантом и Полом Хартеком. Тритий (Т или Н-3) является третьим изотопом водорода, ядро атома которого состоит из протона и двух нейтронов. Тритий нестабилен, имеет период полураспада 12,5 лет и при распаде излучает бета-радиацию (электроны).

Каждый атом трития излучает один электрон, который покидает ядро с таким количеством энергии, что он не в состоянии проникнуть сквозь кожу человека и может быть легко остановлен простым листом бумаги.

Идея поместить тритий внутрь герметичной колбы, стенки которой покрыты люминофором, пришла к швейцаркой компании mb-mictrotec (создатель часового бренда Traser). Элементы GTLS (Gaseous Tritium Light Source, или в русской версии «тригалайт») представляют собой миниатюрные источники света. Свечение вызвано взаимодействием нестабильного трития, запаянного внутри герметичных колб, с люминофором, которым покрыты их внутренние поверхности. В результате «бомбардировки» слоя люминофора электронами он выделяет энергию. Отсюда и аналогия с реактором, только вместо традиционного цикла «тепло-турбина-электричество-свет», мини-реактор Trigalight производит свет напрямую, обходясь без промежуточных звеньев цепи.

Преимущество подсветки на основе трития заключается в том, что она отличается постоянством свечения (яркость падает с 6000 нанокандел до нуля в течение десятков лет) и полной автономностью. То есть не требуется никаких источников света для «подпитки»: пока тритий не распался, тригалайт в рабочем состоянии. Широко распространенные в последнее время светонакопительные составы на основе алюмината стронция требуют источника света для «зарядки» и теряют в полной темноте 90% яркости в течение 60 минут. Тритиевая же подсветка теряет примерно половину яркости в течение 12 лет с момента изготовления (период полураспада трития ~ 12,5 лет) и примерно 75% яркости через 25 лет.

РАДИАЦИЯ РАДИАЦИИ РОЗНЬ
Несмотря на грозное сравнение с реактором, бояться тритиевых источников не стоит. Чтобы понять это, надо всего лишь уяснить разницу между типами излучения.

Существует три принципиальных вида радиоактивного излучения. Самым опасным является гамма-излучение, способное вызвать лучевую болезнь. Правда, в мирной жизни оно используется в медицине и промышленности, в основном на основе кобальта-60/цезия-137 (печально известного по ядерным катастрофам). Излучение этих изотопов очень жесткое, крайне опасное, защититься от него можно толстым слоем материала с тяжелыми ядрами (чаще всего используют свинец). Люди, работающие в зоне такого излучения, получают значительные льготы, а источники излучения находятся под строгим контролем. Только в России ежегодно за решеткой оказывается около десятка человек, пытавшихся сбыть или приобрести данные вещества.

Менее опасным считается альфа-излучение. Альфа-частица - это «кусок» ядра, состоящий из двух протонов и двух нейтронов. Источники альфа-излучения активно применяются в детекторах дыма, для облегчения зажигания искры, в некоторых радиолампах. Один из наиболее известных — америций-241. От альфа-излучения легко защититься даже листком бумаги, но его источники чрезвычайно опасны, если их вдохнуть или проглотить. Яркий пример негативного влияния на здоровье таких веществ - история об отравлении полонием автора скандальных книг о деятельности ФСБ Александра Литвиненко.



А вот источники мягкого бета-излучения (это поток электронов/позитронов, т.е. более легких, чем альфа, частиц) умеренно хорошо экранируются и обладают крайне полезным качеством: при попадании электрона в люминофор вызывают его свечение. В большинстве стран мира безопасные бета-излучатели вполне легальны. Именно на их основе любители ставят свои домашние опыты по производству электроэнергии с помощью мини-реакторов. Правда, обеспечить КПД системы, пригодный хотя бы для того, чтобы зарядить мобильный телефон в домашних условиях, практически невозможно. Именно бета-распад, который практически безопасен для здоровья человека, проходит в газообразном тритии.

СВЕТЯЩАЯСЯ ЛАПША
Компания mb-microtec является не единственным, но крупнейшим и старейшим производителем источников света на основе трития, поэтому принцип производства мы опишем, основываясь именно на ее примере. В ходе производства длинные трубки из боросиликатного стекла, очень похожие на стеклянную лапшу, изнутри покрываются люминофором. Для обеспечения разных цветов свечения могут быть использованы различные составы фосфорных соединений. Классический набор составляет 6 основных оттенков: зеленый, красный, синий, желтый, пурпурный и оранжевый, но, по желанию заказчика, могут быть изготовлены и некоторые другие.



После заполнения газом трубки разрезаются и запаиваются специальным лазером. Сечение трубок и длина отреза могут быть практически любыми, на сегодня самый маленький тригалайт это трубка круглого сечения с диаметром 0,35 мм и длиной 0,9 мм. Такими источниками не просто помечают индексы, но даже выкладывают на циферблатах целые цифры.

Яркость свежепроизведенного тригалайт-источника зависит от толщины покрытия, геометрической формы, чистоты использованного газа и давления при заполнении светового источника газообразным тритием. Нанесение дополнительного отражающего слоя может также в дальнейшем усилить свечение. Тем не менее одним из основных факторов является цвет светового источника: при прочих равных условиях зеленый тригалайт всегда ярче красного или синего.

КЛЕЙ ИЛИ СВЕРЛО?
Закрепление уже готовых тригалайтов происходит одним из трех способов. В первом случае колба с тритием обмакивается в специальный силиконовый клей и вручную пинцетом или с помощью роботизированной «руки» помещается на положенное место (на индекс или стрелку). Второй способ крепления тригалайтов более брутальный и трудоемкий: в стрелке или циферблате, а чаще всего в ранте просверливается определенного диаметра отверстие, в которое и помещается колба с тритием. При этом наибольшее внимание уделяется именно качеству торцевого среза и его полировке, чтобы обеспечить наиболее эффективное свечение. Эту методику также используют для фиксации подсветки в прицельных планках и мушках оружия. Обычно на прицельную планку крепятся два тригалайта одного цвета, а на мушку один, другого оттенка. Такая комбинация обеспечивает ведение более прицельного огня в темное время суток. Третий способ можно назвать наиболее экономичным с точки зрения затраченных тригалайтов. Обычно при нем на освещение одного циферблата используется всего четыре капсулы с газом, помещаемые внутрь стеклянного или пластикового кольца, которое обеспечивает равномерное распределение света по всей поверхности циферблата, а индексы при таком подходе делают отражающими и в виде пирамид с кругом в основании: они отражают свет от кольца и также обеспечивают хорошую читаемость показаний.




ЕЩЕ НЕМНОГО О РАДИАЦИИ
Непосредственно сам тритий не представляет радиационной опасности, пока он заключен в герметичные трубки, не проницаемые для водорода. Теоретически угроза облучения возникает при его вдыхании, глотании или любом другом способе попадания внутрь организма. Поэтому не следует вскрывать или разбивать тритиевые брелоки и капсулы. Но даже при утечке вещества из подсветки опасности практически нет, так как трития там содержится сравнительно небольшое количество (он скорее успеет улетучиться в атмосферу), и он непосредственно не участвует в обмене веществ. То есть даже попав в организм, тритий в скором времени просто выйдет оттуда, практически не задерживаясь, причинив минимальный ущерб. Последствия будут хуже, если тритий вступит в реакцию с кислородом воздуха и сгорит (например, рядом с источником открытого пламени), а образовавшиеся пары сверхтяжелой воды попадут внутрь организма. Так как по химическим свойствам сверхтяжелая вода практически идентична обычной воде, которая участвует в обмене веществ. В этом случае она может долго циркулировать в организме, облучая его изнутри. Но даже единичный случай употребления тритиевой воды не приводит к длительному накоплению трития в организме, так как ее период полувыведения невелик - от 7 до 14 дней.

ЧАСЫ НА ГАЗОВЫХ «ГОРЕЛКАХ»
Компания mb-microtec является ключевым производителем тригалайт-источников, но не единственным. С ней конкурируют американские и китайские лаборатории. Сложность производства в значительной степени влияет на стоимость готовых изделий, поэтому и особой разницы в цене между источниками света из США или Поднебесной почти не наблюдается. Уникальные свойства тригалайта привлекают покупателей, и сегодня более 50 разнообразных часовых брендов ставят во главу угла своего маркетинга именно использование тригалайт-источников.