Кіріспе

Газды тритийді көрінетін жарық жасау үшін қолдану. Тритийдің радиолюминесценциясы – сутегінің радиоактивті изотопы болып табылатын газды тритийді көрінетін жарық жасау үшін пайдалану. Тритий бета-ыдырау арқылы электрондарды шығарады және олар фосфор материалмен әрекеттескенде, фосфоресценция процесі арқылы жарық пайда болады. Радиоактивті материалды қолданып фосфорды қоздыру және нәтижесінде жарық шығарудың толық процесі радиолюминесценция деп аталады. Тритийді жарықтандыруға электр энергиясы қажет болмағандықтан, ол авариялық эвакуация белгілері, сағаттарды жарықтандыру және адамның түнгі көру қабілетін нашарлатпайтын, төмен қарқынды жарықтың ыңғайлы, бірақ өте сенімді көздері сияқты көптеген қолдануларға ие. Түнгі уақытта пайдалануға арналған мылтық көздері және кішкентай шамдар (олар аккумуляторлық шамдарға қарағанда сенімдірек болуы керек, бірақ түнгі көруге кедеріл келтірмеуі керек және орналасқан жерін оңай анықтап алуға жеткілікті жарық болмауы керек) көбінесе әскери қызметкерлер қолданатын соңғы қолдану саласына жатады.

Тарих

Тритий 1953 жылы өзін-өзі жарқырататын қосылыстар үшін тамаша энергия көзі екені анықталды және бұл идея 1953 жылғы 29 қазанда АҚШ-та Эдвард Шапиромен патенттелді (2749251 – Жарқырау көзі).

Дизайн

Тритийдік жарықтандыру, ішінде фосфор қабаты бар шыны түтіктерді және түтік ішіндегі тритий газын пайдалану арқылы жасалады. Мұндай түтік "газ тәрізді тритийлік жарық көзі" (GTLS), немесе бета-жарық (тритий бета-ыдырауға ұшырайтындықтан), немесе тритий лампасы деп аталады. Газ тәрізді тритийлік жарық көзіндегі тритий бета-ыдырауға ұшырап, фосфор қабатының жарқырауына себеп болатын электрондарды бөліп шығарады. Дайындау кезінде, ішкі беті фосфорлы материалмен жабылған боросиликатты шыны түтіктің белгілі бір ұзындығы радиоактивті тритиймен толтырылады. Содан кейін түтік көмірқышқыл газы лазерімен қажетті ұзындықта герметикалық түрде жабылады. Боросиликатты оның беріктігі мен сынуға төзімділігі үшін таңдайды. Түтік ішінде тритий бета-ыдырау арқылы тұрақты түрде электрондарды бөліп шығарады. Бұл бөлшектер фосфорды қоздырып, оның әлсіз, тұрақты жарығын шығарады. Тритий – өзін-өзі қуаттандыратын жарықтандыру үшін қолданылатын жалғыз материал емес. Радий 20 ғасырдың басында шамамен 1970 жылға дейін өзін-өзі жарқырататын бояу жасау үшін қолданылды. Прометий қысқа мерзімге радийдің орнын радиациялық көз ретінде басты. Тритийдің радиациялық уы аз және коммерциялық қолжетімділігі жоғары болғандықтан, қазіргі таңда радиолюминесцентті жарық көздеріндегі жалғыз радиациялық көз болып табылады. Фосфор қосылысының әртүрлі түрлерін қолдану арқылы жарықтың әртүрлі түстерін алуға болады. Мысалы, мырыш сульфидті фосфорды әртүрлі металдармен қоспалау арқылы эмиссия толқын ұзындығын өзгертуге болады. Көрікті фосфорлардан басқа, жасыл, қызыл, көк, сары, күлгін, қызғылт сары және ақ түстер де жасалған. Сағаттарда қолданылатын GTLS аз мөлшерде жарық шығарады: күндіз көруге жеткіліксіз, бірақ қараңғыда бірнеше метрден көрінеді. Мұндай GTLS-тің орташа қызмет ету мерзімі 10–20 жылды құрайды. Бұл заттың тұрақсыз изотоп екенін және жартылай ыдырау мерзімі 12,32 жылды құрайтынын ескерсек, бета-эмиссиясы осы кезеңде жартысына азаяды. Сонымен қатар, фосфордың деградациясы тритий түтігінің жарықтығын осы кезеңде жартысынан астамға төмендетуі мүмкін. Түтік ішіне бастапқыда қанша тритий салынса, ол соғұрлым жарық болады және оның қызмет ету мерзімі де соғұрлым ұзақ болады. Тритийлік шығу белгілері әдетте 10, 15 немесе 20 жылдық қызмет ету мерзіміне кепілдік берілген үш жарықтық деңгейде болады. Белгілердің айырмашылығы – өндірушінің түтікке қанша тритий салғанында. GTLS шығаратын жарық түсі мен мөлшері әртүрлі болады. Жасыл түс әдетте 2 кд/м2 дейін жарықтығымен ең жарқын түс ретінде көрінеді, ал қызыл түс ең аз жарқын болып көрінеді. Салыстыру үшін, көптеген тұтынушылардың үстелдік сұйық кристалды дисплейлерінің жарықтығы 200–300 кд/м2 аралығында болады. Мөлшері сағат тізбегіне сыятын кішкентай түтіктерден бастап, қарындаш сияқты үлкен түтіктерге дейін жетеді. Үлкен түтіктер (5 мм диаметрі және 100 мм дейін ұзындығы) көбінесе тек жасыл түсте кездеседі және таңқаларлықтай, стандартты 22,5 мм × 3 мм өлшемдегі тритий сияқты жарық емес болуы мүмкін, бұл тритийдің төмен концентрациясына және жоғары құнына байланысты; осы кіші өлшем әдетте ең жарық болып табылады және көбінесе коммерциялық кілт тізбектерінде қолданылады.

Қолданылуы

Бұл жарық көздері көбінесе суға түсуге, түнгі уақытта немесе жауынгерлік қолданысқа арналған қол сағаттарының тілдеріне "тұрақты" жарықтандыру ретінде қарастырылады. Олар жарқыраған әдемі кілттерде және өздігінен жарықтандырылатын эвакуация белгілерінде де қолданылады. Әскерилер оларды қуат көзі қол жетімді болмайтын жағдайларда пайдалануға жақсы көреді, мысалы, ұшақтардағы прибор тақталарында, компастарда және қару-жарақтарға арналған мерзіктерде. Қатты тритийлі жарық көздерінде тритий бояу құрамындағы сутегі атомдарының бір бөлігін алмастырады, онда мырыш сульфиді сияқты люминофор да болады. Бұрын балық аулау үшін тритийлі немесе беталы жарықтар қолданылған. Кейбір шамдарда тритийлі құтыларға арналған ойықтар бар, соның арқасында шамды қараңғыда оңай табуға болады. Тритий кейбір ұсақ қарулардың атуға арналған нысаналарын жарықтандыру үшін қолданылады. SA80 оптикалық SUSAT нысанасының ретикулында, сондай-ақ PSL мылтығының LPS 4x6° TIP2 телескопиялық нысанасында да тритийдің аз мөлшері бар, бұл мылтық нысанасында тритийді пайдаланудың мысалы ретінде бірдей әсер береді. Тритийдің радиоактивті ыдырауынан шығарылатын электрондар люминофордың жарқырауына себеп болады, осылайша ұзақ жылдарға (бірнеше жыл) созылатын және батарея қажет етпейтін, әлсіз жарықта көрінетін қару нысанын қамтамасыз етеді. Тритийдің жарқырауы күндізгі жарықта байқалмайды, сондықтан кейбір өндірушілер оптикалық талшықты нысаналарды тритийлі құтылармен біріктіре бастады, бұл жарық және қараңғы жағдайларда айқын, контрастты қару нысанын қамтамасыз етеді.

Қауіпсіздік

Бұл құрылғыларда радиоактивті зат болғанымен, қазіргі уақытта өздігінен қуатталатын жарықтандыру денсаулыққа елеулі қауіп төндірмейді деп саналады. 2007 жылғы Ұлыбритания үкіметінің Денсаулықты қорғау агенттігінің иондаушы сәулелену жөніндегі кеңесші тобының баяндамасында тритийге ұшыраудың денсаулық үшін зиянды екені Халықаралық радиологиялық қорғау комиссиясы бұрын белгілеген көрсеткіштерден екі есе жоғары деп хабарланды. Алайда, тритийді жарықтандыру құрылғылары, әдетте, қалың мөлдір пластик корпусына енгізілген люминесцентті шыны түтіктер түрінде келеді, және құрылғы бұзылмаса, пайдаланушының тритийге ұшырауына мүмкіндік бермейді. Тритий сутегін өткізбейтін контейнерлерде жабылғанда сыртқы бета сәулелену қаупі болмайды, себебі оның тереңдеу қабілеті төмен, сондықтан ол зақымдалмаған адам терісіне енуге жеткіліксіз. Дегенмен, GTLS құрылғылары тормоздық сәулеленудің нәтижесінде аз мөлшерде рентген сәулелерін шығарады. Экономикалық ынтымақтастық және даму ұйымының баяндамасына сәйкес, газды тритийлі жарық құрылғысынан шығатын барлық сыртқы сәулеленудің себебі – тормоздық сәулелену, әдетте 8–14 кэВ диапазонында. Тормоздық сәулелену дозасын тритийдің қасиеттерінен ғана есептеу мүмкін емес, себебі доза деңгейі мен тиімді энергияны қоршау түрі анықтайды. 0,1 мм қалыңдығы 10 мм ұзындығы және 0,5 мм диаметрі бар шыныдан жасалған цилиндрлі GTLS құрылғысының беткі дозасы 1 курийге 100 миллирад/сағатты құрайды. Егер сол құрылғы 1 мм қалыңдығы бар шыныдан жасалып, 2–3 мм қалыңдығы бар пластик қаптамамен жабылса, GTLS 1 курийге 1 миллирад/сағаттық беткі дозаны шығарады. 10 мм қашықтықтағы доза деңгейі өлшенген беткі доза деңгейінен екі есе төмен болады. Судағы 10 кэВ фотон сәулеленуінің жартылай қалыңдығы шамамен 1,4 мм болғандықтан, қан түзу органдарын жабатын тіндердің қамтамасыз ететін әлсіреуі айтарлықтай. Тритийдің ең қауіпті жағдайы – оның тыныспен ішке жұтылуы, ішілуі, инъекция жасалуы немесе денеге сіңуі. Бұл сәулеленудің денедегі салыстырмалы түрде кішкентай аймақта сіңірілуіне әкеледі, себебі оның тереңдеу қабілеті төмен. Тритийдің биологиялық жартылай өмір шамасы – жұтылған дозаның жартысының организмнен шығуына кеткен уақыт – тек 12 күн. Тритийдің шығарылуын күніне 3–4 литр су ішу арқылы жылдамдатуға болады. Тритийдің аз мөлшеріне тікелей, қысқа мерзімді ұшырау көбінесе зиянсыз. Егер тритий түтігі бұзылса, сол жерден кету керек және газдың ауаға таралуына рұқсат ету керек. Тритий табиғатта кездеседі, бірақ өте аз мөлшерде.

Заңнама

Тритий қуатты бөліну қаруларында және термоядролық қаруларда (тіпті кішкентай тізбекейдегіден бірнеше мың есе көп мөлшерде болса да) қолданылатындықтан, АҚШ-та пайдалануға арналған тритийді қамтитын тұтынушылық және қауіпсіздік құрылғыларына иелену, қайта сату, жою және пайдалану бойынша белгілі бір шектеулер қойылады. АҚШ-та өздігінен жарық беретін шығу белгілері, өлшегіштер, қол сағаттары сияқты тритийдің шағын мөлшерін қамтитын құрылғылар Ядролық реттеу комиссиясының қарауында болады және 10 CFR 30, 32 және 110 бөлімдерінде көрсетілген иелену, тарату, импорт және экспорт ережелеріне бағынады. Сондай-ақ, оларды иелену, пайдалану және жою бойынша кейбір штаттарда да ережелер бар. АҚШ-тағы бөлшек сауда орындарында қол сағатына қажетті мөлшерден артық тритийі бар жарық беретін өнімдер кеңінен сатылмайды. Олар Ұлыбритания мен АҚШ-та оңай сатылады және қолданылады. Англия мен Уэльсте оларды жергілікті кеңестердің экологиялық денсаулық департаменттері реттейді. Австралияда тритий қамтитын өнімдер, егер оларда тритийдің мөлшері белгілі бір шектен кем болса және жалпы активтігі белгілі бір деңгейден төмен болса, лицензия талап етпейді, бірақ қауіпсіздік құрылғыларында бұл шектер өзгеше болады.