ИСТОРИЯ & ТЕХНОЛОГИЯ
Тритий — сверхтяжелый водород, один из изотопов водорода, в ядре которого содержатся один протон и два нейтрона. Радиоактивен, период полураспада — 12,26 лет, при бета-распаде превращается в гелий-3. Выражаясь простым языком, это газ, обладающий слабой бета-радиацией. Был открыт Резерфордом в 1934 году искусственно и лишь спустя 16 лет был обнаружен в природе.
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.
Сегодня весь тритий, используемый для различных промышленных целей, получают искусственно, путем облучения лития нейтронами. В результате стало возможным получить значительные количества чистого трития и изучить его свойства, а также свойства его соединений.
Первыми, кто нашел применение тритиевому газу, была швейцарская компания Mb-microtec AG. Начинала она свою деятельность в 1918 году как изготовитель люминесцентной краски. Сырье компания получала напрямую из Парижа от Марии Кюри, которая на тот момент была единственным владельцем источников и единственная же обладала необходимыми знаниями в области радиолюминесценции. После открытия трития компания пробовала производить различные приборы с тритиевой краской, но не совсем успешно. Тритиевая краска быстро распадалась, а при контакте с водой образовывалось соединение в виде тритиевой воды с высоким уровнем радиации. Это подтолкнуло на создание абсолютно нового продукта — gasus tritium light source (GTLS), или, как его называют в России, — газового тритиевого источника света. Выпускается данный продукт под торговой маркой Trigalight® (Тригалайт). Случилось это в 1986 году.
Данная технология заключается в помещении тритиевого газа в небольшие стеклянные колбы, внутренние стенки которых покрыты светоотражающей краской. Этот слой бомбардируется электронами, испускаемыми тритием, что заставляет слой светиться (превращение электрического заряда в свет). В то время как в кинескопе электроны генерируются с помощью катода, в тригалайт-источнике необходимые электроны создаются посредством радиоактивного распада трития (изотоп водорода).
ТРИТИЙ В ЧАСАХ
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 военной техники) получалось лишь с использованием крайне опасных для человека составов. Даже по истечении десятков лет после списания машины в утиль стрелки и шкалы ее приборов продолжали «фонить», распространяя вокруг себя вредную для всего живого радиацию. Это не сильно беспокоило создателей боевых машин: на войне все средства хороши, да и шансы умереть во время боевых действий от радиации, излучаемой стрелками танковых часов, куда ниже, чем от неприятельского снаряда. «На гражданке» же отношение к вопросу радиационной безопасности совсем не такое, особенно сегодня. Да и технологии шагнули далеко вперед, открыв перед нами перспективы «мирного атома». Решение, с помощью которого ученые решили проблему обеспечения часов долговечным источником света, поражает простотой и изяществом, хотя по своей сути схоже с самым настоящим реактором.
Самые известные компании, производящие часы с тритиевой подсветкой, — Ball, Traser, Luminox. Дальше всех в применении этой подсветки ушла компания Ball — часы имеют подсветку не только часовых меток, но и кнопок хронографов, безеля и лунных фаз. И на этом компания не намерена останавливаться.
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 ~ 12,26 лет) и примерно 75% яркости через 25 лет.
ОРУЖИЕ И МЕДИЦИНА
Ежегодно Mb-microtec AG производит около 10 млн. тригалайтов различных цветов и размеров,. Тритиевые колбы используются для индикации различных приборов, знаков и табличек, компасов, брелоков, а также для подсветки стрелок и циферблата в часах. В XXI веке технология GTLS также нашла применение в оружейной промышленности. Полностью автономная тритиевая подсветка решила проблемы, возникавшие ранее при ведении из автомата или пистолета ночной стрельбы. Два тритиевых источника на мушке и один на целике заметно повысили эффективность ночного использования ручного огнестрельного оружия. Glock, Sphinx, Kriss, Beretta, Калашников — далеко не полный список компаний, использующих в своем оружии технологию GTLS.
Применяется тритий и в медицине. Компания Mbmicrotec AG в 2014 году открыла опытное подразделение GlencaTec, представляющее, по сути, лабораторию по разработке микросхем на основе тритиевых генераторов.
Несмотря на популярное сравнение с реактором, бояться тритиевых источников не стоит. Чтобы понять это, надо всего лишь уяснить разницу между типами излучения.
Существует три вида радиоактивного излучения. Самым опасным является гамма-излучение, способное вызвать лучевую болезнь. Правда, в мирной жизни оно используется в медицине и промышленности и получается в основном на (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.
А вот источники мягкого бета-излучения (это поток электронов/позитронов, т. е. более легких, чем альфа-частиц) умеренно хорошо экранируются и обладают крайне полезным свойством: при попадании электрона в люминофор вызывают его свечение. В большинстве стран мира безопасные бета-излучатели распространяются официально и не требуют дополнительных сертификатов. Именно на их основе любители ставят домашние опыты по производству электроэнергии с помощью мини-реакторов. Правда, обеспечить так КПД системы, пригодный хотя бы для того, чтобы зарядить мобильный телефон, практически невозможно. Именно бета-распад, который практически безопасен для здоровья человека, идет в газообразном тритии.
Швейцарская компания Mb-microtec AG 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 диаметром 0,35 миллиметра и длиной 0,9 миллиметров. Такими источниками не просто помечают индексы, но даже выкладывают на циферблатах целые цифры.
Яркость свежепроизведенного тригалайт-источника зависит от толщины покрытия, от геометрической формы, от чистоты использованного газа и от 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.
Непосредственно сам тритий не представляет радиационной опасности, пока заключен в герметичные трубки, непроницаемые 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 (которое 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, не задерживаясь и не причинив вреда.