Радиоизотопный генератор
Cтраница 1
Радиоизотопные генераторы, применяемые на космических аппаратах, обычно работают по принципу использования энергии излучения для нагрева горячих спаев термопар, в которых происходит превращение тепловой энергии и электрическую. [1]
Современные радиоизотопные генераторы имеют КПД, равный 3 - 5 %, и срок службы от 3 месяцев до 10 лет. Технико-экономические характеристики этих генераторов в будущем могут быть значительно улучшены. [2]
Один из подобных генераторов - советский опытный радиоизотопный генератор Бета-1 успешно действовал в течение двух лет, питая током радиопередатчик подмосковной метеорологической станции в Химках. В качестве источника энергии в нем был использован церий-144, помещенный в противорадиационные контейнеры из вольфрама и свинца. Энергоемкость его составляла 440 квт-ч, средняя мощность равнялась 5 вт, а выходная ( с накоплением) мощность при работе передатчика - 150 - 200 вт. [3]
В работах [33-36] были предложены различные варианты радиоизотопного генератора с двухэтапной системой преобразования ядерной энергии в электрическую, которые принадлежат семейству фотоэлектрических атомных батарей. В таком генераторе энергия фрагментов ядерного деления первоначально преобразуется в излучение посредством какого-либо процесса ядерно-стимулированной флуоресценции ( например, в аэрозольном газонаполненном конверторе), а затем уже энергия фотонов преобразуется в электрическую с помощью фотовольтаического преобразователя. Такой способ преобразования энергии имеет целый ряд преимуществ по сравнению с уже имеющимися. Например, в отличие от многих наиболее широко используемых традиционных методов, он не содержит низкоэффективного теплового цикла. Таким образом, полный КПД системы может составить величину порядка 35 %, что в 3 - - 5 раз выше КПД систем с использованием теплового цикла и солнечных батарей. [4]
Наиболее существенную и дорогостоящую часть программы разработки радиоизотопного генератора составляют его испытания. Можно предсказать общие характеристики того или иного элемента конструкции, но определить реальные физические параметры нового узла или системы в целом часто удается только экспериментально. [5]
 |
Схема термоэмиссионного радиоизотопного генератора с тепловой трубой, автоматически стабилизирующей тепловой поток и температуру на катоде преобразователя. [6] |
Но это и есть решение проблемы стабилизации теплового потока и температуры на катоде термоэмиссионного радиоизотопного генератора в условиях непрерывного падения энерговыделения в капсуле. Сброс избыточной тепловой энергии, генерируемой в изотопном топливе в начальный период эксплуатации, осуществляется с выступающего за пределы цилиндрического термоэмиссионного преобразователя участка тепловой трубы. [7]
Помимо конструктивного совершенствования и повышения мощности термоэлектрических генераторных установок с ядерными реакторами в Советском Союзе ведется разработка конструкций радиоизотопных генераторов. Для генерирования электрического тока в них используется тепло, образующееся при распаде радиоактивных изотопов кобальта, кюрия, полония и др. Они имеют небольшие габаритные размеры и надежно действуют в течение длительного времени без подзарядки ( в зависимости от продолжительности периода полураспада соответствующих радиоактивных элементов) и по количеству энергии, вырабатываемой на 1 кг собственного веса, превосходят электрохимические батареи. [8]
Рассмотрим особенности постановки и решения задачи (9.18) для комбинированной энергетической установки, содержащей двухкаскадный ТЭГ и двухконтурный ПТП с конденсирующим инжектором и одноступенчатой турбиной, рабочим телом которого является ДФС. Подвод теплоты от радиоизотопного генератора к ТЭГ и от него к ПТП осуществляется жидкометаллическим теплоносителем. [9]
Для чего нужны такие количества тяжелого изотопа кюрия. Полагают, что в радиоизотопных генераторах для космических и океанических исследований кюрий-244 сможет заменить илутоний-238. Генераторы на основе 244Сш менее долговечны, чем плутониевые, но их удельное энерговыделение примерно впятеро больше... Поэтому кюриевые генераторы в качестве стимуляторов сердечной деятельности вряд ли применимы. Но в других автономных источниках энергии кюрий-244 вполне может заменить плутоний. К тому же кюрий не так токсичен, как плутоний. А предельная мощность кюриевых генераторов ( определяемая критической массой) примерно в 10 раз больше, чем плутониевых: 162 и 18 киловатт соответственно. [10]
По заданию КАЭ ведется изучение потенциальных возможностей термоэлектрических генераторов на полонии-210, плутонии-238 и кюрии-244 электрической мощностью до 10 кет применительно к космическим установкам. Эта мощность рассматривается как практический предел для радиоизотопных генераторов такого назначения. Следует заметить, что КАЭ ведет разработку ракетных двигателей с изотопными источниками тепла. Тепло, выделяющееся при распаде полония-210, используется для подогрева жидкого водорода. Такой двигатель может развивать тягу до 0 11 кГ при удельном импульсе 700 - 800 сек. [11]
Следует сказать, что в последнее время в США уделяется много внимания работам, связанным с поиском более эффективных способов преобразования тепловой энергии РИТ на плутонии-238, чем термоэлектрический. К ним в первую очередь относятся работы по созданию термофотоэлектрических радиоизотопных генераторов и радиоизотопных генераторов АМТЕС ( Alkali metal thermal to electric conversion) с использованием в том и другом случае радиоизотопных источников тепла на плутонии-238, разработанных ранее для РИТЭГ космического назначения. [12]
Такой тип генератора сегодня является наиболее широко используемым для питания бортовой аппаратуры и обогрева космических летательных аппаратов. Согласно [27], из девяти находившихся в 1992 г. на орбите радиоизотопных генераторов в США, восемь были термоэлектрическими с изотопом Ри238 в качестве топлива. В радиоизотопном термоэлектрическом генераторе ( РИТЭГ) осуществляется непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую на основе эффекта Зеебека. [13]
Следует сказать, что в последнее время в США уделяется много внимания работам, связанным с поиском более эффективных способов преобразования тепловой энергии РИТ на плутонии-238, чем термоэлектрический. К ним в первую очередь относятся работы по созданию термофотоэлектрических радиоизотопных генераторов и радиоизотопных генераторов АМТЕС ( Alkali metal thermal to electric conversion) с использованием в том и другом случае радиоизотопных источников тепла на плутонии-238, разработанных ранее для РИТЭГ космического назначения. [14]
В 1965 г. в Лейпциге ( ГДР) демонстрировался советский радиоизотопный гев: ератор Бета-2, также питавший электроэнергией приборы автоматической метеостанции. Бета-2 отмечен золотой медалью юбилейной Лейпциг-ской ярмарки. В том же году радиоизотопные генераторы другого типа мощностью 5 - 50 вт были применены для энергоснабжения бортовых систем нескольких искусственных спутников Земли серии Космос, запуск которых был предусмотрен программой исследований космического пространства, принятой в СССР. [15]
Страницы: 1 2