A radioizotópos termoelektromos generátor
RTG rendszer használható űrhajó „Cassini-Huygens'
RTG hasznos energiaforrások autonóm rendszerek távoli hagyományos energiaforrások és szükségük van néhány tíz több száz watt nagyon hosszú működési idő, túl hosszú az üzemanyag cellákat vagy az akkumulátort.
RTG fő áramforrása az űrhajó. teljesítő hosszú feladat, és erősen távolodik a Naptól (például „Voyager-2” vagy „Cassini-Huygens”), ahol a napelemekkel hatástalan, vagy lehetetlen.
A próbák „Galileo” és „Cassini” is ellátott energiaforrások üzemanyag-plutónium, amely [4] szolgált. Rover «Curiosity» energiát kap a plutónium-238 [5]. A rover a legújabb generációs RTG, az úgynevezett Multi-Mission radioizotópos termoelektromos generátor. Ez a készülék termel 125 watt elektromos energiát. és 14 év után - 100 W [6].
RTG SNAP-27, alkalmazzák repülés "Apollo 14" (középen)
Több kilogramm 238 PuO2-vé alakítják használható egyes járatain „Apollo” hatalmi ALSEP eszközöket. Generátor teljesítmény SNAP-27 (Eng. Systems Nukleáris segédtápegység), termikus és elektromos 1480 W és 63,5 W rendre tartalmazott 3,735 kg plutónium-dioxid-238.
RTG használják navigációs jelzők. jelzők. meteorológiai állomások és hasonló berendezések telepítése olyan helyen, ahol műszaki vagy gazdasági okok miatt nem lehetséges más áramforrást. Különösen a Szovjetunióban, használták őket, mint áramforrások navigációs berendezések telepítése partján a Jeges-tenger mentén az északi-tengeri útvonal. Jelenleg kockázata miatt a sugárzás szivárgás és radioaktív anyagok, a gyakorlat telepítése felügyelet nélkül RTG nehezen hozzáférhető helyeken megszűnt.
Radioaktív anyagokat használt RTG meg kell felelnie az alábbi követelményeknek:
- A kellően nagy térfogati aktivitás jelentős energia-telepítés korlátozott mértékben. A minimális mennyiség korlátozott termikus és sugárzási ellenállását anyagok gyengén aktív izotópok lebontják energomassovoe telepítési tökéletessége. Általában ez azt jelenti, hogy a felezési izotóp legyen elég kicsi a nagy intenzitása csökken és a pusztulás kell adni egy csomó energiát legkoutiliziruemoy.
- Elég hosszú ideig fenntartani a hatalom a feladat. Ez általában azt jelenti, hogy a felezési izotóp elegendően nagynak kell lennie egy adott csepp sebességét energiát. Tipikus alkalommal felezési idejű izotópokat használnak az RTG tartalmazhat több évtizedes, bár izotópok felezési ideje rövid lehet használni a speciális alkalmazásokhoz.
- Könnyen energetikai hasznosítás típusú ionizáló sugárzás. Gamma sugárzás indul könnyen a szerkezet, magukkal az energia a pusztulás. Viszonylag könnyű repülni és a neutronok. Alakult β-bomlás nagy energiájú elektronok jól megmarad, de a fék van kialakítva röntgen energia-fúj része. Amikor a-bomlás α-forma masszív részecskék hatékonyan átadja az energiáját lényegében azon a ponton, az oktatás.
- Biztonságos a környezet és az ionizáló sugárzás típusára berendezés. Jelentős gamma -, röntgen és neutron sugárzás gyakran speciális tervezési intézkedéseket a személyzet védelme és felszerelése közel legyen egymáshoz.
- A relatív olcsóság és a könnyű izotóp átvételi belül meglévő nukleáris technológiák.
Pu-238. curium -244 és stroncium-90 a leggyakrabban használt izotópok. Más izotópok, mint a polonium-210. -147 prométium, cézium-137. cérium -144, -106, ruténium, kobalt-60. curium-242 és thulium izotópok is vizsgálták. Például, Polonium-210 felezési ideje a 138 napon át nagy kezdeti hőelvezetést watt per 140 gramm. Americium -241 433, a felezési idő és a hőleadás 0,1 tömeg / gramm [12].
Pu-238 leggyakrabban használt űrhajók. Alfa-részecske energiájú 5,5 MeV (egy gramm ad
0,54 W). A felezési ideje 88 év (teljesítmény veszteség 0,78% évente) és ily módon magas stabil izotóp 234 U. Pu-238 egy majdnem tiszta alfa-sugárzó, ami miatt az egyik legbiztonságosabb radioaktív izotópok minimális követelmények a biológiai védelem. Ugyanakkor a termelés viszonylag tiszta 238-edik izotóp művelet igényel speciális reaktorokban, ami miatt drága [13] [14].
A stroncium-90 széles körben használják a földi RTG a szovjet és az amerikai termelés. Láncot két β-bomlás ad teljes energia 2,8 MeV (egy gramm ad
0,46 W). felezési ideje 29 év, hogy egy stabil 90 Zr. A stroncium-90 előállított kiégett fűtőelemek atomreaktorok nagy mennyiségben. Olcsóság és a bőség az izotóp meghatározza annak széles körű használata a felszíni berendezések. Ezzel szemben a Pu-238, stroncium-90 termel jelentős mértékű ionizáló sugárzás nagy permeabilitású, amely helyeken a viszonylag magas követelményeket támaszt a biológiai védekezés [14].
Van egy koncepció szubkritikus RTG [15] [16]. Szubkritikus generátor tartalmaz egy neutronforrás és a hasadóképes anyag. Forrás neutronok által rögzített atommagjait hasadóanyag és elő a szétválás. A fő előnye ennek a generátor, hogy a felszabaduló energia a maghasadás, sokkal nagyobb az alfa-bomlás energia. Például, a plutónium-238 mintegy 200 MeV képest 5,6 MeV. ez a nuklid által kiosztott alfa-részecske. Ennek megfelelően, a szükséges mennyiségű anyag sokkal alacsonyabb. A száma sugárzás bomlás és a tevékenység szempontjából hőelvezetés is alacsonyabb. Ez csökkenti a súlyát és méretét a generátort.
leszerelt RTG
Földi RTG Oroszországban
1007 RTG a földi művelet történt a szovjet időkben. Szinte mindegyikük alapján készült radioaktív fűtőelem izotóp stroncium-90 (RHS-90). A hő-generáló elem egy tömör hegesztett lezárt kapszula, amelynek belsejében egy izotóp. Termel több kiviteli RIT-90 változó mennyiségű izotópot [17]. RTG felszerelt egy vagy több kapszula RHS, a sugárvédelem (gyakran alapján szegényített urán), hőelektromos generátor, radiátor hűtés, hermetikus burkolat áramkörök. Gyártott típusok a Szovjetunióban RTG: [17] [18]
Hőenergia, W
A villamos energia W
A kifejezés a szolgáltatás beállításait lehet 10-30 év. legtöbbjük végződött. RTG annak a veszélye, mint található lakatlan területeken, és lehet lopott, majd használni, mint egy piszkos bomba. Esetek razukomplektatsii RTG által színesfémek [19] feljegyeztük. Ennek során, az emberrablók kaptak egy halálos adag sugárzást [20].
Az új RTG navigációs igényeket már nem gyártják, ehelyett telepített szélturbinák és napelemek. [20] Egyes esetekben, dízel generátorok. Ezeket az eszközöket nevezzük AIP (alternatív áramforrás). Állnak napelemek (vagy szélturbina), egy sor karbantartásmentes akkumulátorok, LED jeladó (kör vagy szárny), a programozható elektronikus egységet, amely meghatározza egy beacon algoritmus működik.
Tervezési követelmények RTG
A Szovjetunió, a követelmények RTG létrehozott GOST 18696-90 „radionuklid termoelektromos generátorok. Típusai és általános műszaki követelményeket. " és GOST 20250-83 „radionuklid termoelektromos generátorok. Átvételi szabályok és vizsgálati módszerek. "
- Ekvivalens dózisú ionizáló sugárzás a külső felületén a RTG nem haladhatja meg a 2,0 mSv / h, és a távolság 1 m-re ez - 0,1 mSv / h.
- A tervezési kell arról, hogy nem RTG kilépési a radionuklidok és megőrzi védő sugárzás árnyékolás jellemzők lefutó RTG egy merev alap magassága 9 m, és az expozíció után a hőmérséklet 800 ° C-on 30 percig.
- A hőmérséklet az összes rendelkezésre álló RTG felületek nem haladhatja meg a 80 ° C-on [25].
Incidensek RTG a FÁK
Adatforrások - civil szervezetek "Bellona" [26], valamint a NAÜ [17]