بطارية التريتيوم من الإشعاع

يجري تطوير بطاريات التريتيوم أو اليورانيوم منذ فترة طويلة. في عام 2011، بدأ إنتاج بطاريات تدوم 20 عامًا في أمريكا. تتميز هذه البطاريات بجهد 3 فولت وتيار تفريغ 16 نانو أمبير، يتناقص تدريجيًا إلى 5 نانو أمبير.

أين يُستخدم؟

تُستخدم بطارية التريتيوم في:

1. أجهزة تنظيم ضربات القلب.
2. زراعة الأعضاء.
3. أجهزة استشعار للجيولوجيين وعمال النفط.
4. صناعة الفضاء. وخاصة في مجال المركبات البحثية.
5. مناظر مزودة بإضاءة.
6. لتشغيل المؤشرات العسكرية.
7. الطائرات.

تتطلب هذه الأجهزة تيارًا منخفضًا ولكنها تعمل على المدى الطويل.

تعمل بطارية اليورانيوم في درجات حرارة تتراوح من -40 إلى +80 درجة مئوية.

مبدأ عمل بطارية التريتيوم والبحوث في هذا المجال

يعمل هذا النظام من خلال تحلل نظير الهيدروجين التريتيوم. وقد دُرِس هذا الموضوع في خمسينيات القرن الماضي، حيث أُجريت أبحاث باستخدام النيكل والسترونتيوم والإيتريوم، إلا أنه لم يُنتج أي شيء مفيد من هذه المواد.

لم يُحقق سوى التريتيوم النتيجة المرجوة، إذ يُمكنه توليد تدفق إلكتروني لطيف، مما ساعد على ابتكار مصدر طاقة طويل الأمد.

تتحرك الإلكترونات داخل مصدر الطاقة بشكل منتظم في كلا الاتجاهين. يتم توليد الكهرباء في رقائق السيليكون. أقل من 50% من الإلكترونات تم التقاطها من خلال تفاعل الإلكترونات مع وصلات p-n.

لحل هذه المشكلة، قام علماء من جامعة روتشستر بعمل ثقوب في سطح رقائق السيليكون. الآن، يملأ التريتيوم هذه الثقوب بالكامل، كما أنه محاط تمامًا بالسيليكون.

تستطيع بطارية التريتيوم الناتجة تحمل درجات حرارة تتراوح بين -50 درجة مئوية و+150 درجة مئوية لفترات طويلة. يتحلل التريتيوم على مدى 12.262 سنة. والنتيجة النهائية هي:

• الإلكترونات
• مضاد النيوترينو
• الهيليوم 3

بسبب انخفاض طاقة الإلكترونات، يمكن احتجازها بسهولة باستخدام الورق العادي أو المطاط أو القماش.

لقد اهتم المصنعون بالسلامة

تتميز بطاريات التريتيوم بغلاف متين لا يسمح للإشعاع بالاختراق إلى البيئة الخارجية.

تستخلص الصناعة التريتيوم عن طريق تشعيعه بنظائر الليثيوم والنيوترونات. وتتضمن تقنية أخرى إعادة معالجة الماء الثقيل (مُهدئ المفاعل النووي).

في الأساس، لا يشكل النظير خطراً على جسم الإنسان. إذ لا يخترق إشعاعه سوى بضعة ملليمترات في الهواء. أما إذا دخل الجسم عبر الماء، فإنه يصبح خطيراً.

تأسست شركة سيتي لابز عام ٢٠٠٥، وتتمثل مهمتها الرئيسية في إنتاج بطاريات التريتيوم. وقد ابتكر مديرها، لاري أولسن، بطارية طويلة العمر في سبعينيات القرن الماضي. كما طورت الشركة نفسها بطارية نانو تريتيوم، التي طُورت عام ٢٠١٨ وتُعرف باسم P100. يبلغ جهدها ٠.٧٥ فولت، وتنتج ٧٥ نانوواط من الطاقة.

الطرف الموجب هو الطرف رقم 1 في الدائرة المتكاملة، والطرف السالب هو الطرف رقم 15. يشبه هذا البطارية ظاهريًا الدائرة المتكاملة القياسية، ويتم تصنيعها في عبوات LCC68 وLCC44.

تتميز بطارية التريتيوم، على عكس نظيراتها الأصغر حجماً والأقصر عمراً، بعدد من المزايا:

1. الضغط داخل العلبة لا يزداد.
2. لا يحتوي على مواد فعالة كيميائياً.
3. لا يتم تدمير الجسد.
4. يتحمل الصدمات الميكانيكية بسهولة.
5. المواد الناتجة عن تشغيل بطارية التريتيوم ليست سامة.

العيب الوحيد في هذا النوع من مصادر الطاقة هو السعر. فهو يتفاوت بشكل كبير حالياً، ولكنه يبلغ حوالي 2000 دولار.

اقرأ أيضاً المقال بطارية ذرية.