Beta Decay: The Core Process Powering LongLast-ing Radioactive Sources
Radyoaktif güç kaynakları, insanlığın en dikkat çekici başarılarından bazılarını, güneş sistemini her türlü cihazın kalpli hız yapıcılarına terk eden, radyografik enerji dönüştürücülerini anlamanın, bu sistemlerin her ikisinde de, bu sistemlerin çalışma ve radyolojik güvenliğinin nasıl etkilediğini anlamanın temel bir nükleer süreçtir.
Beta çürümesi, kararsız bir çekirdeğin içindeki bir nötronun (daha büyük bir helium nükle) veya bir protonun bir nötrona dönüştüğü (daha hafif, daha fazla penetlenme) ve bir beta parçacığının emisyonu ile birlikte -ki elektron veya bir positronun -ve bir alfa veya ⁇ inden farklı olarak, bu da en büyük enerji aralığına kadar uzanan bir alfa değişimidir.
Beta demografi oranı, gelişmiş enerji yoğunluklarını sunmak için yeterince uzun süre boyunca, ancak gelişmiş enerji yoğunluklarını sağlamak için yeterli miktarda enerji sağlamak için, ancak gelişmiş sensörler ve implantatif tıbbi cihazlar için kullanılan nano-otopeelektrik jeneratörleri için yarı ömrüne sahip olmalıdır.
Bu makale, beta çürümesinin önemli rolünü inceliyor ve radyoaktif enerji kaynaklarının uzun ve güvenliğini belirlemede.En yaygın olarak kullanılan izotopları araştırıyoruz, elektrik çıktısı ve yaşam süresi arasındaki mühendislik ticaretini tarif eder ve beta-ekran malzemeleri işlemek için gerekli olan titiz güvenlik önlemleri uygularız.
Beta Decay'nin Enerji Dönüşümü'nde Fiziki
Beta-Minus ve Beta-Plus Decay
Beta[FONT=0)[[değiştir | kaynağı değiştir] [FONT=[değiştir | kaynağı değiştir] [FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=[değiştir | kaynağı değiştir]))[değiştir | kaynağı değiştir]
Enerji Spectrum ve Güç Yoğunluğu
Beta çürümesinde yayınlanan enerji beta parçacığı ve (anti)neutrino arasında paylaşılır. ⁇ , çevreleyen malzeme ile ısıyı bozuyor.Bir beta yayınağının önemli bir kısmını taşır ve enerji ve yarı hayattan kaybolur.
Betavoltaic cihazlar için, beta parçacıkların doğrudan elektrik üretmek için yarı iletken bir kavim vurduğu, parçacığın enerjisi yarı iletkenlik ve radyasyon toleransına dikkatle uymalıdır. Too-enVergetic betas, kristal lattice'ye zarar verebilir, dönüşüm verimliliğini zaman içinde azaltır. [Dönetici:063)[Dönetici:2)[Dönetici:0) ve sssiyonlar için% 67,4 = 4,147 [D)[Döneticiler için %4,5,5,5)
Uzunluk: Beta Decay, Operasyonel Yaşam Zamanlarını Nasıl Tanımladı
Half-Life ve Power Decay
Radyosal bir enerji kaynağının operasyonel süresi öncelikle 45 yıldan fazla süredir çalışan UFO radyosu tarafından belirlenir; güç çıkışı ilk değerinin %50'sine düşer; iki yarı hayattan sonra,% 25'e kadar ve bu nedenle, yüksek güç için standartlar vardır - bu tür sistemlerde kullanılan beta yayarlar için - çok uzun yarı ömrü önemlidir.
- [FONT=0]Strontium-90[[DÜDÜT:1) (yarısı 28.8 yıl): Sovyet-era RTG'lerde ışık ve uzaktan hava istasyonları için kullanılır. beta çürüt (tourFLT:290) , bu da bir beta yayıcı sağlar, ancak 28.8 yıllık yarı hayattaki güç, 30 yıl sonra güç yarıdan fazla düştü.
- [FONT:0]Cesium-137 [Dönetici: 1,9-36] (Üçüncü yaş): Nükleer fission'da imal edilmiştir; tıbbi ve endüstriyel irraditörlerde kullanılır, ancak nadiren güçlü gamma emisyonu nedeniyle birincil bir güç kaynağı olarak ( metastable)
- [FONT:0)Promethium-147 [DÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜ:0)Promethium-147 [DÜDÜDÜDÜŞÜNCÜDÜŞÜNÜDÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜ: 2,6 $ [DÜDÜDÜDÜDÜyetim:2) 1.200 keV, erken beta voltaik hız bataryalarında kullanılan kısa yarı ömrü, yaklaşık beş yıl boyunca sınırlı bir cihaz ömrüne kadar sınırlıydı, ancak daha sonra modeller daha uzun ömürlü izotoplar haline geldi.
- [FONT:0)Nickel-63[Dönetici: 1,4,5 yıl): Düşük enerjili elektronlarla son derece uzun ömürlü bir beta yayıcısı. Önümüzdeki nesil betavoltaic “atomik bataryalar” için bir sonraki nesil beta voltaic bir aday, yeniden şarj olmadan bir yüzyıl boyunca güç sensörleri ve mikroelektronik için tasarlanmıştır.
Ticaret Uzun ve Güç Yoğunluğu Arasında Savaşıyor
Mühendisler temel bir ticaretle karşı karşıya kalır: çok uzun yarı ömrü olan bir izotop, düşük özel bir aktiviteye sahiptir (bu nedenle düşük bir güç yoğunluğuna sahip olabilir.Örneğin, [[DÜcret:0)63Ni), 0.006 W /g ısı gücü ile çok daha büyük bir kütleye sahip olmalıdır.
Decay Zincirleri ve Kız Ürünleri
Uzun süredir bir hesaplama faktörü, birçok beta yayıcının diğer radyoaktif izotoplara çürüttüğü, bu da kendilerini zararlı radyasyon yayabilir veya güç kaynağının bozulmasına yardımcı olabilir. Strontium-90, ytt[Düzücükler, LRT:0[D)[Dönetici: 2,2 ) MeV) ebeveynin toplam ısı çıkışına katkıda bulunan ve böbürücükücüklerin değerlendirilmesi gerekir.
Güvenlik: Shielding, işleme ve Beta-Eating Sources'ın Depresifleri
Beta Parçacıklara ve Bremsstrah
Beta parçacıkları, alfa parçacıklarından daha fazla penetliyor, ancak afyondan daha az penetliyor.())))))) Bir kaç milimetre plastik, cam veya alüminyum. ancak, yüksek enerji betaları, 0,90'dan daha fazla baskı yapan x-ışın, daha fazla orijinal hava beta katmanını takip ediyor.
Konfor ve Degradasyon
Tüm radyoaktif enerji kaynakları, kimyacı bir şekilde sabitlenmiş olan, boş olmayan formlar için, taşıyıcı materyalini zamanla da kullanarak, alfa çürümesi (if any) veya radyolysis tarafından üretilen helium gazından kaynaklanmalıdır. Örneğin, strontium titanate yakıtlar ve çatlaklardan kaynaklanan ısıyı bozmak için, uzun süre boyunca şarj etmek ve zorlu seramikleri kullanmak için kullanılabilir.
İnsan Exposure ve Çevre Etkisi
Bir beta-erefli kaynaktan birincil radyasyon tehlikesi, cilt ve gözlerin beta partiküllerine dışsal maruz kalmasıdır, bu da iç bir tehlike haline gelir ve sürekli olarak gelişmiş bir kanser riski haline gelir.Kaynak, yüksek çözünürlükte veya inhaled (e.g.,) ve Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı (IAEA) işçiler ve halk tarafından yüksek hava durumu için güvenli bir şekilde tahliye edilen yüksek hava durumu için yüksek bir şekilde güvenli bir şekilde işlem için sıkı bir şekilde sınırlanmış durumda.
Yazarlara yönelik kaynaklar için dış bağlantılar daha fazla okuma için aşağıda sunulmaktadır:
- [0] Uzayda Radyoloji Güç Kaynağı için Güvenlik Standartları[Dönemli: 1)
- [FONTA: Radioisotope termoelektrik Jeneratörleri (RTGs)).
- [FONT:0)U.S. NRC: Radioaktif Atık Yönetimi).
Beta bazlı Power Sources uygulamaları
Uzay ve Uzak Terrestrial
Beta, ışıkhanelerine, navigasyonakonlara ve bazı görevler için meteorolojik istasyonlar gibi yayıyor ve bu birimlerin çoğu şimdi küçük uydular ve güvenlik riskleri çekiyor, uzayda Avrupa Uzay Ajansının önerdiği yüzlerce RTFLT:2.241)[ Uzakta, ulaşılamayan yerler için çekicidir.
Tıbbi İmplantlar
Implantable kardiyak hız yapıcılar plutonyum-238 (alpha) tarafından ve [[Dönetici:0)147[Döneticileri 1 )Pm (beta) [Ücretsiz) Son 10-15 yıl boyunca, ancak araştırma rutin yedeklerden geçemeyen hastalar için uzun süreli olarak devam ediyor.
Betavoltaic Microbatteries
Betavoltaic hücreler – bir beta yayıcıdan elektronları hasat eden sağlam bir diyotlar – son on yılda bir yeniden bir keşif yaşadılar. Şehir Laboratuvarları (Miami, FL) ve Bristol Üniversitesi, )Ni, herhangi bir batarya değiştirme olmadan çok uzun süre boyunca yapısal sağlık monitörleri, güvenlik torbaları ve “İnterneti” gibi, çok uzun yarı ömrü gösterdi.
Future Trends and Material Innovations
Malzeme bilimindeki ilerlemeler, beta çürümesinin ne sağlayabileceğine dair sınırları zorluyor. Yeni yüksek verimli termoelektrik malzemeleri, örneğin skutteritler ve yarı-Heusler alaşımları gibi, beta çürümeden daha yüksek bir verimlilikle ısıya çevirebilir, çünkü enerjileri Voyager'ın RTG'lerinde kullanılan, çoğu yüksek güç RTG'nin hala beta katlarını kullanarak “yönder.
Bir başka umut verici yön, 20-30 yıldır elektriksel enerji kaynaklarının işlenmesini sağlayan beta-eating isotopes kullanımıdır, ancak yüksek seviyeli nükleer atıkların hacmini aynı anda azaltabilir ve Rusya ve Japonya'daki projeler için değerli enerji sağlayabilir.
Son olarak, uzaydaki radyoaktif güç kaynakları için güvenlik durumu gelişmektedir. Yeni NASA ve ESA yönergeleri RTG'lerin bir fırlatma patlaması, uçuş molası ve plutonyum oksiti serbest bırakmadan yüksek doz oranına sahip olması gerekir, ancak daha yüksek doz sistemleri burada bir avantaja sahiptir, çünkü onların karbon bazlı bir araştırmaya devam eder.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Beta çürümesi, performans ve risk profilinin zayıf bir sürücüdür.90Yüz yüze atomik bataryalar ne kadar süreye ihtiyaç duyulabilir ve kaynağın on yıllar boyunca işlem ve olaysal tasarrufların fiziği, iş için doğru izotoplama için gereklidir ve güç kaynağının güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamak için, temel bir şekilde alana kadar zorlanan atomik bataryaları geri almak için.