Završiti. Furnitura. Popravke. Instalacija. Izbor. Otvaranje
U usporedbi s nuklearnim reaktorima pomoću lančane reakcije, rithi je mnogo kompaktniji i jednostavniji strukturno. Izlazna snaga Ritega je vrlo mala (do nekoliko stotina vaTA) s malom efikasnošću. Ali u njima nema pokretnih dijelova i ne zahtijevaju održavanje tokom cijelog vijeka za život, koji se mogu izračunati po decenijama.
Primjena
Riteg svemirski brod "Novi horizonti"
Rygie, u pravilu su najprihvatljiviji izvor energije za autonomni sistemitreba nekoliko desetak stotina vata s vrlo dugom radnom vremenom, predugo za elementi goriva ili baterije.
U svemiru
Riega shema koja se koristi na Cassini-Guigens Spacecraft
Rygie su glavni izvor moći na dugoročnoj misiji i snažno se ukloni iz (na primjer, Voyager-2 ili Cassini Guigen), gdje se koristi solarne baterije neefikasno ili nemoguće.
Pluton-238 u 2006. godini, na lansiranju novih horizonta, našao sam svoju upotrebu kao izvor napajanja za opremu svemirske letjelice. Agenerator radioizotopa sadržavao je 11 kg visokoksida 238 PU proizvodnje u prosjeku 220 W električne energije u cijelom putu (240 W na početku staze i, prema naseljima, 200 W do kraja).
Tako se dogodilo da se u seriji "mirovno svemir Atom" prelazimo iz fantastičnog na zajedničko. Poslednji put smo razgovarali o energetskom reaktoru, očigledan sledeći korak je da se kaže o radioelektričnim generatorima radioizotopa. Nedavno je Habaré bio sjajan post o Rieta sondu "Cassini", a ovu temu ćemo razmotriti sa šireg gledišta.
Procesna fizika
Proizvodnja toplote
Za razliku od nuklearnog reaktora, koji koristi fenomen lančane nuklearne reakcije, radioazotopske generatore koriste prirodni propadanje radioaktivnih izotopa. Podsjetimo da se atomi sastoje od protona, elektrona i neutrona. Ovisno o broju neutrona u jezgru određenog atoma, može biti stabilan ili pokazati tendenciju spontanog propadanja. Na primjer, kobaltni atom 59 CO sa 27 protona i 32 neutrona u kernelu je stabilan. Takav je kobalt koristio čovječanstvo od tada Drevni Egipat. Ali ako dodamo u 59 samo jedan neutron (na primjer, postavljanjem "običnog" Cobalta u nuklearni reaktor), tada 60 cos, radioaktivni izotop sa poluživotom od 5,2 godine. Izraz "poluživot" znači da će se nakon 5,2 godine jedan atom raskinuti s vjerovatnoćom od 50%, a otprilike polovina atoma će ostati. Svi "obični" elementi imaju vlastite izotope sa različit period Poluprikolica:
3D karta izotopa, hvala, učite naklopnu grupu na slici.
Odabir odgovarajućeg izotopa, možete dobiti obred sa traženim vijek trajanjima i drugim parametrima:
| Izotop | Način primitka | Specifična snaga, w / g | Snaga zapremine, w / cm³ | Poluživot | Integrisani Isotope Depary Energy, kWh / G | Vježba izotopa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 60 CO (Cobalt-60) | Izlaganje u reaktoru | 2,9 | ~26 | 5.271 godina | 193,2 | Metal, legura |
| 238 PU (plutonium-238) | nuklearni reaktor | 0,568 | 6,9 | 86 godina | 608,7 | Plutonija karbid |
| 90 SR (Strontium-90) | pojednici divizije | 0,93 | 0,7 | 28 godina | 162,721 | Sro, srcio 3 |
| 144 CE (Cerium-144) | pojednici divizije | 2,6 | 12,5 | 285 dana | 57,439 | CEO 2. |
| 242 cm (Curie-242) | nuklearni reaktor | 121 | 1169 | 162 dana | 677,8 | CM 2 O 3 |
| 147m (Vemety-147) | pojednici divizije | 0,37 | 1,1 | 2,64 godine | 12,34 | Pm 2 o 3 |
| 137 CS (cesium-137) | pojednici divizije | 0,27 | 1,27 | 33 godine | 230,24 | CSCL |
| 210 PO (Polonium-210) | bizmut iradijacija | 142 | 1320 | 138 dana | 677,59 | legure sa olovom, ytrijumom, zlatom |
| 244 cm (Curiy-244) | nuklearni reaktor | 2,8 | 33,25 | 18,1 godina | 640,6 | CM 2 O 3 |
| 232 U (Uranium-232) | uvođenje Thorija | 8,097 | ~88,67 | 68,9 godina | 4887,103 | dioksid, karbid, uranijum nitrid |
| 106 RU (Rutenium-106) | pojednici divizije | 29,8 | 369,818 | ~ 371,63 Sut. | 9,854 | metal, legura |
Činjenica da se propadanje izotopa javlja samostalno znači da se Ritega ne može upravljati. Nakon učitavanja goriva, zagrijat će se i proizvoditi električnu energiju godinama, postepeno ponižavajući. Smanjenje broja izotopa razdvajanja znači da će biti manje nuklearnih propadanja, manje toplota i struja. Osim toga, pad električne energije pogoršavat će degradaciju električnog generatora.
Postoji pojednostavljena verzija Ricege, u kojoj se propadanje izotopa koristi samo za grijanje, bez primanja električne energije. Ovaj se modul naziva grijaćom jedinicom ili RGG (radioisotopsko generator topline).
Okretanje vrućine u struju
Kao u slučaju atomskog reaktora, imamo toplinu, koja bi se trebala pretvoriti na bilo koji način u električnu energiju. Da biste to učinili, možete koristiti:- Termoelektrični pretvarač. Povezivanje dva provodnika iz različiti materijali (Na primjer, kromin i aluminijum) i grijanje Jedan od njih, možete dobiti izvor električne energije.
- Thermasian Converter. U ovom se slučaju koristi elektronička lampica. Njegova katoda se zagrijava, a elektroni dobijaju dovoljno energije za "dodelu" do anode, stvarajući električnu struju.
- Termofotoelektrični pretvarač. U ovom slučaju, fotoćeliranje u izvoru toplote povezan je na izvor topline. infracrveni raspon. Izvor topline emitira fotone koji su zarobljeni fotoćelijom i pretvaraju se u električnu energiju.
- Termoelektrični pretvarač na alkalnom metalu. Ovdje se za pretvaranje topline koristi elektrolit od rastopljenih natrijuma i sumpornih soli.
- Stirling's motor - toplotna mašina Da biste pretvorili temperaturnu razliku u mehaničkom radu. Električna energija se dobiva mehanički rad koristeći generator.
istorija
Prvi eksperimentalni radioizotop izvor energije predstavljen je 1913. godine. Ali samo iz druge polovine 20. veka, sa širenjem nuklearnih reaktora, na kojima je moguće primiti izotope u industrijska vaga, Rygie je počeo da se aktivno koristi.SAD
U SAD-u Rygami je već upoznat sa imenom Snap organizacije.Snap-1..
Bio je to eksperimentalni obred na 144 CE i sa generatorom na ciklusu Renkina (parni stroj) sa živom kao rashladno sredstvo. Generator je uspješno radio 2500 sati na zemlji, ali nije letio u svemir.
Snap-3..
Prvo rieting, koje je uletelo u svemir na plovidbenim satelitima tranzita 4a i 4b. Energetska snaga 2 W, težina 2 kg, koristila plutonijum-238. 
Sentry.
Riteg za meteorološki satelit. Energetska snaga 4,5 W, izotop - strontijum-90.
Snap-7..
Porodica zemaljskih riža za svjetiljke, lagane plutače, vremenske stanice, akustične plutače i slično. Veoma veliki modeli, težina od 850 do 2720 kg. Energetska snaga - desecita. Na primjer, Snap-7D - 30 W sa masom od 2 tone.
Snap-9.
Serijski rieteg za tranzitne navigacijske satelite. Težina 12 kg, električna snaga 25 W.
Snap-11.
Eksperimentalni Riteg za geodetske stanice za slijetanje geodeta. Predloženo je korištenje Isotope Curie-242. Električna energija - 25 W. Ne koristi se.
Snap-19.
Serijski Riteg, koristi se u raznim misijama - Meteorološki satelit Nimbus, pionirske sonde -10 i -11, viking martianske stanice za slijetanje. Izotop - Pluton-238, Power Power ~ 40 W. 
Snap-21 i -23
Rygi za podvodnu upotrebu na stroncijem-90.
Snap-27.
Rygie za napajanje naučne opreme Apollo programa. 3,8 kg. Pluton-238 dao je energetsku snagu od 70 W. Lunarna naučna oprema bila je isključena 1977. godine (ljudi i oprema na Zemlji zahtijevali su novac i nisu bili dovoljni). Rygie za 1977 izdano je sa električne energije od 36 do 60 W. 
MHW-RTG.
Naziv se dešifruje kao "višestalni obrivač". 4,5 kg. Pluton-238 je dobio 2400 W Termička snaga i 160 W električna. Ovi Rygie stajali su na Lincolnovim eksperimentalnim satelitama (LES-8.9), a već 37 godina pružaju toplinu i struju Vodygana. Za 2014. Ritags osiguravaju oko 53% svoje početne moći. 
GPHS-RTG.
Najmoćniji kosmički riža. 7,8 kg plutonijum-238 dao je toplotnu snagu od 4400 W i 300 W električne. Koristi se na sunčanoj sondi "Ulysses", Galileo sonde, Kassini Guygens i muhe do Plutona na "New Horizons". 
Mmrtg.
Riteg za "COISITI". 4 kg plutonijum-238, 2000 W toplotna snaga, 100 W izbor. 
Kocka tople lampe plutonijum.
US Ritey s vremenom obvezujući.
Rezime Tablica:
| Ime | Mediji (količina na mašini) | Maksimalna snaga | Izotop | Težina goriva, kg | Puna težina, kg | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Električni, W. | Teplovaya, W. | |||||
| Mmrtg. | MSL / radoznalost rover | ~110 | ~2000 | 238 PU | ~4 | <45 |
| GPHS-RTG. | Cassini (3), Novi horizonti (1), Galileo (2), Ulysses (1) | 300 | 4400 | 238 PU | 7.8 | 55.9-57.8 |
| MHW-RTG. | LES-8/9, Voyager 1 (3), Voyager 2 (3) | 160 | 2400 | 238 PU | ~4.5 | 37.7 |
| Snap-3b. | Tranzit-4a (1) | 2.7 | 52.5 | 238 PU | ? | 2.1 |
| SNAP-9A. | Transit 5BN1 / 2 (1) | 25 | 525 | 238 PU | ~1 | 12.3 |
| Snap-19. | Nimbus-3 (2), Pioneer 10 (4), Pioneer 11 (4) | 40.3 | 525 | 238 PU | ~1 | 13.6 |
| modifikacija Snap-19 | Viking 1 (2), Viking 2 (2) | 42.7 | 525 | 238 PU | ~1 | 15.2 |
| Snap-27. | Apolon 12-17 Alsep (1) | 73 | 1,480 | 238 PU | 3.8 | 20 |
SSSR / Rusija
U SSSR i Rusiji, kosmički ries bili su malo. Prvi eksperimentalni generator bio je Riteg "Limon-1" u Polonia-210, kreiran 1962:
.Prvi kosmički obriši električne energije "Orion-1" u Poljskoj-210 i seriji "Strela-1" pokreću se na povezanim satelitima - "Space-84" i "Space-90" serije. Grijaći blokovi stajali su na "Lunasu" -1 i -2, a Rieta je stajala na misiji MARS-96: 
Istovremeno, Rygie se vrlo aktivno koristio u svjetionicima, navigacijskom plutaču i drugoj prizemnoj opremi - serija šišmiša, serije RIEG-IEU i mnogi drugi. 
Dizajn
Gotovo svi ritavi koriste termoelektrične pretvarače i zato imaju isti dizajn:
Perspektive
Svi leteći rithi odlikuju se vrlo niskom efikasnošću - u pravilu, električna snaga je manja od 10% termičke. Stoga je na početku XXI vijeka, ASRG projekat pokrenut je u NASA - Riteg motoru s motorom Stirlinga. Očekuje se povećanje efikasnosti od 30% i 140 W električna energija na termičkom 500 W. Nažalost, projekat je zaustavljen u 2013. zbog viška budžeta. Ali, teoretski, upotreba efikasnijih termičkih pretvarača za električnu energiju može ozbiljno podići efikasnost Riete.Prednosti i nedostaci
Prednosti:- Vrlo jednostavan dizajn.
- Može raditi već godinama i decenijama, ponižavajući postepeno.
- Može se koristiti istovremeno za grijanje i napajanje.
- Ne zahtijeva upravljanje i nadzor.
- Rijetki i skup izotopi su potrebni kao gorivo.
- Proizvodnja goriva je složena, skupa i spora.
- Niska efikasnost.
- Snaga je ograničena na stotine vata. Rieng iz Kilowatte Električne snage već je slabo opravdano, Megawatta - to praktično nema smisla: bit će preskupo i teško.
Kombinacija takvih prednosti i nedostataka znači da rita i grijaći blokovi zauzimaju svoju nišu u svemirskoj energiji i sačuvat će ga dalje. Oni vam omogućavaju jednostavno i efikasno zagrijavanje i prehranu međuplanetarnih uređaja električnom energijom, ali ne bi trebali čekati da se proboj energije ne čekaju.
Izvori
Pored Wikipedije koristi:- Dokument "Svemirska nuklearna energija: otvaranje zadnjeg horizonta."
- Tema "Domaća Rieta" na "vestima astronautike".
Oznake:
- Riteg
- Mka
Tako se dogodilo da se u seriji krećemo od fantastičnog na zajedničko. Poslednji put smo razgovarali o energetskom reaktoru, očigledan sledeći korak je da se kaže o radioelektričnim generatorima radioizotopa. Nedavno, u Habaréu, bilo je sjajan post o Rieta sondu "Cassini", a ovu temu ćemo razmotriti širem gledištu.
Procesna fizika
Proizvodnja toplote
Za razliku od nuklearnog reaktora, koji koristi fenomen lančane nuklearne reakcije, radioazotopske generatore koriste prirodni propadanje radioaktivnih izotopa. Podsjetimo da se atomi sastoje od protona, elektrona i neutrona. Ovisno o broju neutrona u jezgru određenog atoma, može biti stabilan ili pokazati tendenciju spontanog propadanja. Na primjer, kobaltni atom 59 CO sa 27 protona i 32 neutrona u kernelu je stabilan. Takav je kobalt koristio čovječanstvo od vremena drevnog Egipta. Ali ako dodamo u 59 samo jedan neutron (na primjer, postavljanjem "običnog" Cobalta u atomski reaktor), tada se isključuje 60 CO, radioaktivni izotop sa poluživotom od 5,2 godine. Izraz "poluživot" znači da će se nakon 5,2 godine jedan atom raskinuti s vjerovatnoćom od 50%, a otprilike polovina atoma će ostati. Svi "obični" elementi imaju vlastiti izotopi sa različitim poluživotom:
3D karta izotopa, hvala crustgroup.
Iza slike.
Odabir odgovarajućeg izotopa, možete dobiti obred sa traženim vijek trajanjima i drugim parametrima:
| Izotop | Način primitka | Specifična snaga, w / g | Snaga zapremine, w / cm³ | Poluživot | Integrisani Isotope Depary Energy, kWh / G | Vježba izotopa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 60 CO (Cobalt-60) | Izlaganje u reaktoru | 2,9 | ~26 | 5.271 godina | 193,2 | Metal, legura |
| 238 PU (plutonium-238) | nuklearni reaktor | 0,568 | 6,9 | 86 godina | 608,7 | Plutonija karbid |
| 90 SR (Strontium-90) | pojednici divizije | 0,93 | 0,7 | 28 godina | 162,721 | Sro, srcio 3 |
| 144 CE (Cerium-144) | pojednici divizije | 2,6 | 12,5 | 285 dana | 57,439 | CEO 2. |
| 242 cm (Curie-242) | nuklearni reaktor | 121 | 1169 | 162 dana | 677,8 | CM 2 O 3 |
| 147m (Vemety-147) | pojednici divizije | 0,37 | 1,1 | 2,64 godine | 12,34 | Pm 2 o 3 |
| 137 CS (cesium-137) | pojednici divizije | 0,27 | 1,27 | 33 godine | 230,24 | CSCL |
| 210 PO (Polonium-210) | bizmut iradijacija | 142 | 1320 | 138 dana | 677,59 | legure sa olovom, ytrijumom, zlatom |
| 244 cm (Curiy-244) | nuklearni reaktor | 2,8 | 33,25 | 18,1 godina | 640,6 | CM 2 O 3 |
| 232 U (Uranium-232) | uvođenje Thorija | 8,097 | ~88,67 | 68,9 godina | 4887,103 | dioksid, karbid, uranijum nitrid |
| 106 RU (Rutenium-106) | pojednici divizije | 29,8 | 369,818 | ~ 371,63 Sut. | 9,854 | metal, legura |
Činjenica da se propadanje izotopa javlja samostalno znači da se Ritega ne može upravljati. Nakon učitavanja goriva, zagrijat će se i proizvoditi električnu energiju godinama, postepeno ponižavajući. Smanjenje broja razdjelne izotope znači da će biti manje nuklearnih propadanja, manje topline i električne energije. Osim toga, pad električne energije pogoršavat će degradaciju električnog generatora.
Postoji pojednostavljena verzija Ricege, u kojoj se propadanje izotopa koristi samo za grijanje, bez primanja električne energije. Ovaj se modul naziva grijaćom jedinicom ili RGG (radioisotopsko generator topline).
Okretanje vrućine u struju
Kao u slučaju atomskog reaktora, imamo toplinu, koja bi se trebala pretvoriti na bilo koji način u električnu energiju. Da biste to učinili, možete koristiti:- Termoelektrični pretvarač. Povezivanjem dva provodnika iz različitih materijala (na primjer, hromel i aluminij) i grijanje jedan od njih možete dobiti izvor električne energije.
- Thermasian Converter. U ovom se slučaju koristi elektronička lampica. Njegova katoda se zagrijava, a elektroni dobijaju dovoljno energije da "gnjavite" na anodu, stvarajući električnu struju.
- Termofotoelektrični pretvarač. U ovom slučaju, fotoćelija koje radi u infracrvenom rasponu povezan je sa izvorom topline. Izvor topline emitira fotone koji su zarobljeni fotoćelijom i pretvaraju se u električnu energiju.
- Termoelektrični pretvarač na alkalnom metalu. Ovdje se za pretvaranje topline koristi elektrolit od rastopljenih natrijuma i sumpornih soli.
- Stirling motor je toplotna mašina za pretvaranje temperaturne razlike u mehaničkom radu. Električna energija se dobiva od mehaničkih radova pomoću generatora.
istorija
Prvi eksperimentalni radioizotop izvor energije predstavljen je 1913. godine. Ali samo iz druge polovine 20. stoljeća, s širenjem nuklearnih reaktora, na kojima je moguće primiti izotope na industrijsku razmjeru, rita su počele aktivno koristiti.SAD
U SAD-u Rygami je već upoznat sa imenom Snap organizacije.Snap-1..
Bio je to eksperimentalni obred na 144 CE i sa generatorom na ciklusu Renkina (parni stroj) sa živom kao rashladno sredstvo. Generator je uspješno radio 2500 sati na zemlji, ali nije letio u svemir.
Snap-3..
Prvo rieting, koje je uletelo u svemir na plovidbenim satelitima tranzita 4a i 4b. Energetska snaga 2 W, težina 2 kg, koristila plutonijum-238. 
Sentry.
Riteg za meteorološki satelit. Energetska snaga 4,5 W, izotop - strontijum-90.
Snap-7..
Porodica zemaljskih riža za svjetiljke, lagane plutače, vremenske stanice, akustične plutače i slično. Veoma veliki modeli, težina od 850 do 2720 kg. Energetska snaga - desecita. Na primjer, Snap-7D - 30 W sa masom od 2 tone.
Snap-9.
Serijski rieteg za tranzitne navigacijske satelite. Težina 12 kg, električna snaga 25 W.
Snap-11.
Eksperimentalni Riteg za geodetske stanice za slijetanje geodeta. Predloženo je korištenje Isotope Curie-242. Električna snaga - 25 vata. Ne koristi se.
Snap-19.
Serijski Riteg, koristi se u različitim misijama - Meteorološki satelit Nimbus, prismasteri "Pioneer" -10 i -11, marsovske stanice za slijetanje "Viking". Izotop - Pluton-238, Power Power ~ 40 W. 
Snap-21 i -23
Rygi za podvodnu upotrebu na stroncijem-90.
Snap-27.
Rygie za napajanje naučne opreme Apollo programa. 3,8 kg. Pluton-238 dao je energetsku snagu od 70 W. Lunarna naučna oprema bila je isključena 1977. godine (ljudi i oprema na Zemlji zahtijevali su novac i nisu bili dovoljni). Rygie za 1977 izdano je sa električne energije od 36 do 60 W. 
MHW-RTG.
Naziv se dešifrira kao "višestepeni obrivač". 4,5 kg. Pluton-238 je dobio 2400 W Termička snaga i 160 W električna. Ovi Ritagovi su stajali na Lincolnovim eksperimentalnim satelitama (LES-8.9) i već 37 godina pružaju toplinu i struju "Voyagon". Za 2014. Ritags osiguravaju oko 53% svoje početne moći. 
GPHS-RTG.
Najmoćniji kosmički riža. 7,8 kg plutonijum-238 dao je toplotnu snagu od 4400 W i 300 W električne. Koristi se na sunčanoj sondi "Ulysses", sonde "Galileo", "Cassini-Guigen" i letenje do Plutona na "novim horizontima". 
Mmrtg.
Riteg za "COISITI". 4 kg plutonijum-238, 2000 W toplotna snaga, 100 W izbor. 
Kocka tople lampe plutonijum.
US Ritey s vremenom obvezujući.
Rezime Tablica:
| Ime | Mediji (količina na mašini) | Maksimalna snaga | Izotop | Težina goriva, kg | Puna težina, kg | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Električni, W. | Teplovaya, W. | |||||
| Mmrtg. | MSL / radoznalost rover | ~110 | ~2000 | 238 PU | ~4 | <45 |
| GPHS-RTG. | Cassini (3), Novi horizonti (1), Galileo (2), Ulysses (1) | 300 | 4400 | 238 PU | 7.8 | 55.9-57.8 |
| MHW-RTG. | LES-8/9, Voyager 1 (3), Voyager 2 (3) | 160 | 2400 | 238 PU | ~4.5 | 37.7 |
| Snap-3b. | Tranzit-4a (1) | 2.7 | 52.5 | 238 PU | ? | 2.1 |
| SNAP-9A. | Transit 5BN1 / 2 (1) | 25 | 525 | 238 PU | ~1 | 12.3 |
| Snap-19. |  Istovremeno, Rygie se vrlo aktivno koristio u svjetionicima, navigacijskom plutaču i drugoj prizemnoj opremi - serija BAT, serije RIEG-IEU i mnogi drugi. DizajnGotovo svi ritavi koriste termoelektrične pretvarače i zato imaju isti dizajn: PerspektiveSvi leteći rithi odlikuju se vrlo niskom efikasnošću - u pravilu, električna snaga je manja od 10% termičke. Stoga je na početku XXI vijeka, ASRG projekat pokrenut je u NASA - Riteg motoru s motorom Stirlinga. Očekuje se povećanje efikasnosti od 30% i 140 W električna energija na termičkom 500 W. Nažalost, projekat je zaustavljen u 2013. zbog viška budžeta. Ali, teoretski, upotreba efikasnijih termičkih pretvarača za električnu energiju može ozbiljno podići efikasnost Riete.Prednosti i nedostaciPrednosti:
Kombinacija takvih prednosti i nedostataka znači da rita i grijaći blokovi zauzimaju svoju nišu u svemirskoj energiji i sačuvat će ga dalje. Oni vam omogućavaju jednostavno i efikasno zagrijavanje i prehranu međuplanetarnih uređaja električnom energijom, ali ne bi trebali čekati da se proboj energije ne čekaju. IzvoriPored Wikipedije koristi:
| |||||
Radioisotope izvori energije - uređaji koji koriste energiju objavljene za vrijeme radioaktivnog propadanja, za grijanje rashladne tečnosti ili ga pretvori u struju.
Radioisotope Termoelektrične generatore
Radioisotope Termoelektrični generator (RTG, Riteg)
Termoelektrični generator radioisotopa (Riteg) pretvara toplotnu energiju istaknuta u prirodnom propadanju radioaktivnih izotopa u struju.
Riteg se sastoji od dva glavna elementa: izvor topline, koji sadrži radioaktivni izotop i solid-state termokale koji pretvore u rasipanje topline plutonijuma na električnu energiju. Termopole u Ritegu koriste toplinu iz propadanja radioaktivnog izotopa za zagrijavanje vruće strane termoelementa i hladnoće prostora ili planetarne atmosfere za proizvodnju niske temperature na hladnoj strani.
U odnosu na nuklearne reaktore, Ritegi je mnogo kompaktniji i jednostavniji konstruktivniji. Izlazna snaga Ritega je vrlo mala (do nekoliko stotina vaTA) i mala efikasnost. Ali u njima nema pokretnih dijelova i ne zahtijevaju održavanje tokom cijelog vijeka za život, koji se mogu izračunati po decenijama.
U poboljšanoj vrsti Rytega - termoelektrični generator sa više misija (MMRTG), koji se u poslednje vreme primenjivali, sastav termoelementa je promenjen. Umjesto Sige u MMRTG, termoelement koristi PBTE / oznake (TE, AG, GE, SB).
MMRTG je dizajniran za proizvodnju električne energije od 125 W na početku misije, sa padom do 100 W nakon 14 godina. Sa masom od 45 kg, MMRTG pruža oko 2,8 w / kg električne energije na početku života. MMRTG dizajn može raditi i u vakuumu vanjskog prostora i u planetarnim atmosferima, na primjer, na površini Marsa. MMRTG pruža visok stepen sigurnosti, minimiziranje težine za optimizaciju nivoa snage tokom minimalnog vijek trajanja od 14 godina.
NASA također radi na novoj RTG tehnologiji nazvanom naprednom Stirling radioisotopotopskom generatoru ASRG (radioisotopsko staklog generatora). Asrg, poput MMRTG-a, pretvara toplinu propadanja plutonium-238 na električnu energiju, ali ne koristi termoelekse. Umjesto toga, toplina propadanja uzrokuje širenje plina i oscilat klipa, poput automobila automobila. To se magnet i natrag pomiče kroz zavojnicu više od 100 puta u sekundi, generirajući električnu energiju za svemirske letjelice. Količina proizvedene električne energije je veća od MMRTG-a, oko 130 vata, s mnogo manjom količinom plutonija-238 (oko 3,6 kg manje). To je rezultat efikasnije pretvorbe ciklusa Stirling-a. Ako postoji više energije za misiju, možete koristiti nekoliko ASRG za generiranje više energije. Do danas nema planiranih misija koje će koristiti ASRG, ali razvijene su za 14-godišnju misiju.
Postoji koncept subkritičnog Rhyeta. Subkritični generator sastoji se od neutronskog izvora i proglašene supstance sa što većim kritičnim masom. Neutroni izvora zarobljavaju atomi dijeljenja i uzrokuju njihovu podjelu. Vrlo važno mjesto pri odabiru radnog izotopa reprodukuje se formiranjem djeteta izotopa koji može značajnoj proizvodnji topline, jer se za vrijeme propadanja produživši, odnosno povećava se lan lanac nuklearnog transformacije. Najbolji primjer izotopa s dugom propadanjem lanca i izdanje energije je redovište veće od one većine drugih izotopa je uranijum-232. Glavna prednost takvog generatora je da se ponovno sastavljanje energije neutronske reakcije može biti mnogo veća od energije spontane podjele. U skladu s tim, potrebna količina tvari je mnogo niža. Količina propadanja i radijacijske aktivnosti u smislu rasipanja topline takođe je niža. To smanjuje težinu i veličinu generatora.
Zahtjevi za karakteristike radioizotopa koji se koriste u Ritegasu, nažalost kontradiktorni. Da bi se održalo dugo vremena za održavanje snage za ispunjavanje zadatka, poluživot radioizotopa treba biti dovoljno velik. S druge strane, to bi trebalo imati dovoljno visoke volumetrijske aktivnosti za postizanje značajnog oslobađanja energije u ograničenom okruženju. A to znači da poluživot njega ne bi trebao biti premali, jer je specifična aktivnost obrnuto proporcionalno razdoblju propadanja.
Radioisotop bi trebao biti prikladan za korištenje vrste jonizujućeg zračenja. Gamma zračenje i neutroni prilično lako napuštaju dizajn, noseći uočljiv dio propadanja energije. High-energetski elektroni β-dekompozicija Iako je dobro odloženo, ali istovremeno se formira rendgenski zračenje kočnice, izvodeći dio energije. Pored toga, gama-, rendgenski i neutronski zračenje često zahtijevaju posebne mjere dizajna za zaštitu osoblja (ako postoje) i u blizini opreme.
Preferirani za proizvodnju energije radioizotopa je alfa zračenje.
Nije posljednja uloga u izboru radioizotopa je njegova relativna jeftinost i jednostavnost njegove potvrde.
Tipični poluživot za radioizotope korištene u Ritegu čine nekoliko desetljeća, iako se izotopi s kraćim poluživima mogu koristiti za specijalizirane aplikacije.
Radiotopotop napajanja sa malim i malim velikom veličinom
Beta-naponski napajanja
(Betavoltaic izvori napajanja)
Postoje i neutromijski generatori, slični principu rada na solarnim panelima. Ovo su beta-galvanski i optički električni izvori. Oni su mali i dizajnirani su za navlačenje uređaja koji ne zahtijevaju velike kapacitete.
U beta-naponskom izvoru napajanja, izotopski izvor emitira beta čestice koje se sakupljaju na poluvodiču. Kao rezultat toga, generira se stalna struja. Proces pretvaranja energije, što je sličan procesu fotokalvanske (solarne) ćelije, učinkovito je čak i u ekstremnim uvjetima okoliša. Odabir iznosa i vrste izotopa, možete stvoriti prilagodljivu napajanje s datim izlazom i vremenom života. Takve baterije praktično ne daju gama zrake, a meka beta zračenje kasni baterijom i slojem fosfora. Beta-naponski izvori imaju visoku gustoću energije i ultra nisku snagu. To omogućava beta vertačkim uređaju da funkcioniše duže od kondenzatora ili baterija za uređaje sa malim napajanjem. Trajanje rada, poput beta-naponskog izvora na oksidu provočetke oko dvije i pol godine, a 5 mg oksida industrije daju energiju u 8 W. Vijek trajanja beta-naponskih izvora može biti veći od 25 godina.
|
Beta-naponski efekat.Rad beta-naponskog pretvarača zasnovan je na činjenici da su elektroni ili pozitori visokih energija emitirani tokom propadanja, ulazak u regiju p-n.tranzicija poluvodičke ploče generira se tamo par elektrona, koji se zatim prostorno odvaja prostornom površinom prostornog punjenja (ORZ). Kao rezultat, na n.i p-površine poluvodičke ploče nastaju razliku u električnim potencijalima. Osnovno transformacijski mehanizam podseća na onu koja se provodi u poluvodičkim solarnim panelima, ali s zamjenom fotona zračenja sa električnim ozračenjem ili pozitronom beta propadanja radionuklida. |
Piezoelektrični radioizotop mikroelektrogenerator
The Radioisotope Thin-Film MKROPOWER generator)
Srce ovog elementa je konzole, tanka ploča piezokristalne. Kolekcionar na vrhu konzole snima optužene čestice emitirane iz tankog filmskog radioaktivnog izvora. Zbog očuvanja naboja, radioizotopski film ostaje sa jednakim i suprotnim troškovima. To dovodi do elektrostatičkih snaga između konzole i radioaktivnog izvora, savijanje konzole i transformaciju emitiranog izvora energije u pohranjenu mehaničku energiju. Konzole se sve više savijent i na kraju je vrh konzole dođe u kontakt sa radioaktivnim tankim filmom, a akumulirani troškovi su neutralizirani prenosom punjenja. To se periodično događa. Kad se elektrostatska sila potiskuje, izdan se konzole pušta. Iznenadno izdanje uzbuđuje oscilacije koje vode troškovima induciranim u piezoelektričnom elementu u podnožju konzole. AC signal iz piezoelektričnog izvora napajanja može se koristiti izravno kroz impedanciju opterećenja ili izravnavanja diodama i filtrirati kroz vanjski kondenzator. Potaknom napon koji se podiže na ovaj način koristi se za kontrolu senzora i elektronike sa malim napajanjem.
Glavno područje upotrebe izvora izotopa je svemirska istraživanja. Studija "dubokih kosmosa" bez korištenja radioisotopa generatora je nemoguća, jer sa značajnim udaljenosti od sunca, nivo solarne energije, koji se može koristiti za proizvodnju električne energije potrebne za funkcioniranje opreme i prijenosa radio signala, jeste vrlo male. Hemijski izvori se takođe nisu opravdali.
Na Zemlji su se radioizotopski izvori pronašli u navigacijskom svjetioniku, radio-svjetionicima, meteorološkim stanicama i sličnom opremom ugrađenu u područje, gdje, prema tehničkim ili ekonomskim razlozima, nije bilo moguće koristiti druge izvore električne energije. Konkretno, termoelektrane nekoliko vrsta proizvedeni su u SSSR-u. Kao radioaktivni izotopi, 90 sr i 238 PU korišteni su u njima. Međutim, oni imaju vrlo velik period postizanja sigurne aktivnosti. Razvili su svoj radni vijek, što je 10 godina, a trenutno se mora odložiti. Trenutno, zbog rizika od curenja i radioaktivnih materijala, praksa instaliranja nepristupačnih izvora radioizotota.
Izvori energije radioisotopa koriste se tamo gdje je potrebno osigurati autonomiju opreme, kompaktnosti, pouzdanosti.
Radioisotopi i njihova upotreba
Sa razvojem i rastom nuklearne energije, cijene najvažnijih i izotopa generatora brzo padaju, a proizvodnja izotopa brzo se povećava. Istovremeno, trošak izotopa dobivenih ozračivanjem (U-232, PU-238, PO-210, CM-242, itd.) Smanjen je malo. U vezi s tim traže se metode racionalnih shema ozračivanja ciljeva, teže se temeljitije rafinirane gorivo za ozračene gorivo. Visoke nade za širenje proizvodnje sintetičkih izotopa povezane su s povećanjem sektora reaktora na brzim neutronima. Konkretno, upravo su reaktori na brzim neutronima koji koriste značajne količine torija, omogućuju se da se nadaju velikim industrijskim količinama Uraniuma-232.
Kada se koristi izotopi, problem korištenja potrošenog nuklearnog goriva u velikoj mjeri je riješen, a radioaktivni otpad od opasnog smeća ne pretvori se ne samo na dodatni izvor energije, već i do izvora značajnog dohotka. Praktično potpuna obrada ozračenog goriva može zaraditi uporediv sa troškovima energije proizvedenom dijeljenjem uranijumskim jezgarom, plutonijumom i drugim elementima.
Pluton-238, Curiy-244 i Strontsia-90 najčešće se koriste izotopi. Pored njih, u tehnologiji i medicini koristi se oko 30 radioaktivnih izotopa.
| Izotop | Potvrda (izvor) | Specifična snaga za čisti izotop. W / g | T 1/2 |
|---|---|---|---|
| 60 s | Izlaganje u reaktoru | 2.9 | 5.271 |
| 238 PU | nuklearni reaktor | 0.568 | 87,7 godina |
| 90 SR. | Pojednici divizije | ~2.3 | 28,8 godina |
| 144 CE | Pojednici divizije | 2.6 | 285 dana |
| 242 cm. | nuklearni reaktor | 121 | 162 dana |
| 147m. | Pojednici divizije | 0.37 | 2,64 godine |
| 137 CS. | Pojednici divizije | 0.27 | 33 godine |
| 210 po. | Bizmut iradijacija | 142 | 138 dana |
| 244 cm. | nuklearni reaktor | 2.8 | 18,1 godina |
| 232 U. | Uvođenje Thorija | 8.097 | 68,9 godina |
| 106 ru | Pojednici divizije | 29.8 | ~ 371.63cut |
238 PU U 238 PU poluživotu od 87,7 godina (gubitak moći od 0,78% godišnje), specifična snaga za čisti izotop 0.568 w / g i izuzetno nizak nivo gama i neutronskog zračenja. 238 PU ima najniže zahtjeve za zaštitu. Za blokiranje zračenja 238 PU potrebno je manje od 25 mm olovnog oklopa. 238 PU je postalo najčešće korišteno gorivo za obrede, u obliku plutonijumskog oksida (Puo 2).
Sredinom prošlog stoljeća, 236 PU i 238 PU korišteni su za proizvodnju radioizotopa električnih baterija za ishranu pejsmejkera, čiji je radni vijek dostigao 5 ili više godina. Međutim, uskoro umjesto njih počeli su primjenjivati \u200b\u200bnereaktivne litijumske baterije, što dolazi do 17 godina.
238 PU treba posebno sintetizirati; Njegova mala (~ 1% - 2%) u nuklearnom otpadu, njegova izotopna raspodjela je teška. Čist 238 PU može se dobiti, na primjer, zračenjem sa neutronom 237 NP.
Curium. Dva izotopa 242 cm i 244 cm su alfa emiteri (energija 6 MEV); Imaju relativno kratke periode od pola života od 162,8 dana i 18,1 i proizvode do 120 W / G i
2,83 W / g toplotne energije, respektivno. Curiy-242 u obliku oksida koristi se za proizvodnju kompaktnih i izuzetno moćnih radioisotopanih izvora energije. Međutim, 242 cm je vrlo skupo (oko 2.000 dolara po gramu). Nedavno, više teških karia isotopa postaje sve popularnija - 244 cm. Budući da su oba ova izotopa praktički čisti alfa emiteri, problem zaštite od zračenja nije oštar.
90 SR. 90 sr β-emiter sa manjom γ emisijom. Njegov poluživot od 28,8 godina mnogo je kraći nego u 238 PU, lanac od dva β-propadanja (90 SR → 90 Y → 90 ZR) daje ukupnu energiju od 2,8 MEV (jedan gram daje ~ 0.46 W). Budući da je prinos energije niži, dostiže niže temperature od 238 PU, što dovodi do smanjenja učinkovitosti termoelektrane. 90 SR - Nuclei Division proizvod i dostupan je u velikim količinama po niskoj cijeni. Strontium je izvor visoke propusnosti ionizirajuće zračenje, što čini relativno visoke zahtjeve za biološku zaštitu.
210
Po. 210 Po ima poluživot od samo 138 dana s ogromnom početnom proizvodnjom topline od 142 w / g. Ovo je praktična čista alfa emiter. Zbog malog poluživota od 210 PO, loš je za obrede, a koristi se za stvaranje moćnih i kompaktnih izvora topline (polovina gram polonija može zagrijati do 500 ° C). Standardni izvori s termičkom snagom od 10 W instalirani su u svemirskim vrsti "Cosmos" i na "Lunasu" kao izvor topline za održavanje normalnog funkcioniranja instrumenta u odjeljku za instrument.
210 PO se takođe široko koristi tamo gdje je potrebna aktivna antistatika. Zbog malog poluživota, korištenje potrošenih uređaja iz 210 PO ne zahtijevaju nikakve posebne mjere. U Sjedinjenim Državama dopušteno je baciti u smeće opće namjene.
Kada koristite alfa-aktivne izotope s visokim specifičnim oslobađanjem energije, često je potrebno razrijediti radni izotop za smanjenje rasipanja topline. Pokloni, Polonium je vrlo letio, a potrebno je stvoriti čvrstu hemijsku vezu sa bilo kojim elementom. Vodeći, ytrijum, zlato, kao što formiraju vatrostalne i izdržljive polonide preferirani su kao takvi elementi.
241 ujutro.Zbog nedostatka 238 PU, a 241 sati može mu biti alternativa kao gorivo za riže. U 241 ujutro poluživota od 432 godine. Gotovo je čisti alfa emiter. 241 sati ujutro je u nuklearnoj otpadu i gotovo izotopsko čist. Međutim, specifična snaga 241 ujutro iznosi samo 1/4 specifične snage 238 PU. Pored toga, raspad 241 donosi prodorniji zračenje i zahtijeva bolji oklop. Međutim, zahtjevi za štitnikom za emisiju za 241 sati nisu mnogo strogi nego u slučaju 238 PU.
241 AM se široko koristi u detektorima dima. U detektoru dimnih ionizacije koristi se sitan komad Amerike-241. Prostor ispunjen zrakom između dvije elektrode stvara komora koja omogućava protok malene jedine struje između elektroda. Ako dim ili toplina uđu u komoru, električna struja između elektroda prekida se i alarm se pokreće. Ovaj alarm za dim je jeftiniji od ostalih uređaja.
63 NI. 63 Ni Pure β - emisija. Maksimalna elektronska energija 67 KEV, poluživot 100,1 litre. Početkom dve hiljade godina u Sjedinjenim Državama i Rusiji razvijeni su elementi ishrane, na osnovu toga što je 63 ni. Uvjeti rada uređaja više od 50 godina, a dimenzije su manje od jednog kubnog milimetara. Da biste dobili struju, koristi se beta-naponski efekat. Rad je takođe u toku za stvaranje piezoelektričnog radiotope generatora. Takve baterije mogu se koristiti u neuro i pejsmejkerima.
144 CE. Izvor topline - 144 CE. 144 CE Pure β - emisija. Poluživot 144 CE 285 dana, specifična snaga za čisti izotop 2.6 W / g. Riteg je namijenjen pružanju radionica i automatske meteorološke stanice. Standardna snaga 200 W.
Radioisotopi se široko koriste u mješavinama sa fosforom za pružanje trajnih luminomenica u upravljačkim uređajima na vozilima na brodskim vozilima, u satima, lampionima na polarnim aerodromima i navigacijskim znakovima, pa čak i na božićnim igračkama. Prije toga, 226 RA koristilo se najčešće korišteno za to, od čega je poluživot 1620 godina. Međutim, iz razloga radijacijske sigurnosti nakon 1970-ih, ne koristi se u ove svrhe. Danas se beskorisni beta emisija najčešće koriste u te svrhe:\u003e 2 / 2,64 pm T 1/2 \u003d 2,64), Crypton (85 KR T 1/2 \u003d 10,8 godina) i Titiya (3 h T 1/2 \u003d 12,3 godine) . Naravno, razdoblja njihovog poluživota nisu dovoljni, ali njihovo ionizirajuće zračenje ne prodire u školjku uređaja.