Радиоизотопный нагревательный блок

Радиоизотопный нагреватель ( RHU ) представляет собой небольшое устройство, обеспечивающее тепло за счет радиоактивного распада . ^[1] Они подобны крошечным радиоизотопным термоэлектрическим генераторам (РТГ) и обычно обеспечивают около одного ватта тепла каждый, получаемого в результате распада нескольких граммов плутония-238 другие радиоактивные изотопы , хотя можно использовать и . Тепло, производимое этими RHU, отдается непрерывно в течение нескольких десятилетий, а теоретически – до столетия и более. ^[2]

В космическом корабле RHU используются для поддержания рабочих температур других компонентов, которые могут сильно отличаться от температуры других частей космического корабля. В космическом вакууме любая часть космического корабля, не получающая прямых солнечных лучей, остывает настолько, что выходит из строя электроника или тонкие научные приборы. Они проще и надежнее, чем другие способы поддержания тепла компонентов, например электрические обогреватели. ^[2]

Использование космического корабля

Большинство лунных и марсианских поверхностных зондов используют RHU для нагрева, в том числе многие зонды, которые используют солнечные панели, а не ритэги для выработки электроэнергии. Примеры включают сейсмометр, развернутый на Луне Аполлоном-11 в 1969 году, который содержал 1,2 унции (34 грамма) плутония-238; Марсианский следопыт ; и марсоходы Spirit и Opportunity . ^[3] RHU особенно полезны на Луне из-за ее продолжительной и холодной двухнедельной ночи.

Практически каждая в дальний космос миссия за пределами Марса использует как RHU, так и RTG. Солнечная инсоляция уменьшается пропорционально квадрату расстояния от Солнца компонентов космического корабля требуется дополнительное тепло , поэтому для поддержания номинальной рабочей температуры . Часть этого тепла производится электрически, потому что его легче контролировать, но электрические нагреватели гораздо менее эффективны, чем RHU, поскольку РИТЭГи преобразуют лишь несколько процентов своего тепла в электричество, а остальное отбрасывают в космос.

Космический корабль Кассини-Гюйгенс, отправленный к Сатурну, содержал восемьдесят два таких блока (в дополнение к трем основным РИТЭГам для выработки электроэнергии). Соответствующий зонд «Гюйгенс» содержал тридцать пять.

ISRO два радиоизотопных нагревателя, разработанные Министерством атомной энергии Индии (DAE), которые работали безупречно. включила в двигательный модуль «Чандраян-3» на экспериментальной основе ^[4]

Изотоп

Радиоизотопные нагреватели для миссий НАСА использовали плутоний-238. ^[3] в качестве изотопа для источников тепла, поскольку период полураспада радиоактивности 87,7 лет означает, что распад изотопа не ограничит срок службы миссии. Изотоп производит 0,57 Вт тепловой энергии на грамм вещества. ²³⁸Мог. ^[5]

Советские миссии использовали другие изотопы, такие как источник тепла полоний-210, используемый в луноходах . ^[6]^[7] Имея период полураспада 138,376 дней, полоний-210 производит больше тепловой энергии на единицу массы, но пригоден только для миссий меньшей продолжительности. стронций-90 . Также был предложен ^[7]

Сравнение RHU с RTG

Хотя и RHU, и радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ) используют тепло распада радиоактивного изотопа, RHU, как правило, намного меньше по размеру из-за отсутствия термопар и радиаторов / радиаторов, необходимых для выработки электроэнергии из тепла. И RHU, и RTG имеют прочные термостойкие корпуса, обеспечивающие безопасное удержание радиоизотопа в случае отказа ракеты-носителя или спускаемого аппарата. Общая масса одного RHU мощностью один ватт (включая экранирование) составляет около 40 грамм. подобные схемы, например термоэмиссионные генераторы Также использовались .

GPHS

Министерство энергетики США разработало источник тепла общего назначения (GPHS), главным образом для использования в космосе. Эти GPHS можно использовать индивидуально или группами до восемнадцати человек для нагрева компонентов, но в основном они используются в качестве источника тепла для РИТЭГов. Каждый GPHS содержит четыре топливные таблетки Pu-238 с иридиевой оболочкой, высотой 5 см, площадью 10 см и весом 1,44 кг.

См. также

Ссылки

^ НАСА (2016). Радиоизотопные нагревательные установки , Факты НАСА. Проверено 23 июня 2022 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б «Отдел энергетических фактов: радиоизотопные нагреватели» (PDF) . Министерство энергетики США, Управление космических и оборонных энергетических систем. Декабрь 1998 г. Архивировано из оригинала (PDF) 10 августа 2016 г. Проверено 24 марта 2010 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б НАСА, Тепловые системы . Проверено 23 июня 2022 г.
^ Лаксман, Шринивас (29 декабря 2023 г.). «Ядерный сектор станет источником энергии для индийских космических миссий: руководитель Исро» . Таймс оф Индия . ISSN 0971-8257 . Проверено 29 декабря 2023 г.
^ Миотла, Деннис (21 апреля 2008 г.). «Оценка альтернатив производства плутония-238» (PDF) . www.energy.gov . п. 3 . Проверено 21 сентября 2020 г.
↑ Блер, Шон (14 марта 2011 г.). « Роверс учатся на Луноходе », E&T News . Проверено 23 июня 2022 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Ван, Сява; Лян, Ренжун; Фишер, Питер; Чан, Уокер; Сюй, июнь (2020). «Важные конструктивные особенности тепловых радиоизотопных генераторов: обзор энергетического решения для полярных регионов и космоса». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 119 : 109572. doi : 10.1016/j.rser.2019.109572 . hdl : 1721.1/129634 . S2CID 209776036 .

Внешние ссылки

Веб-сайт НАСА Radioisotope Power Systems - страница RHU
Информационный бюллетень по радиоизотопному нагревателю с веб-сайта миссии НАСА Кассини.

[1] НАСА (2016). Радиоизотопные нагревательные установки , Факты НАСА. Проверено 23 июня 2022 г.

[doe1-2] Перейти обратно: ^а ^б «Отдел энергетических фактов: радиоизотопные нагреватели» (PDF) . Министерство энергетики США, Управление космических и оборонных энергетических систем. Декабрь 1998 г. Архивировано из оригинала (PDF) 10 августа 2016 г. Проверено 24 марта 2010 г.

[NASA_Thermal_Systems-3] Перейти обратно: ^а ^б НАСА, Тепловые системы . Проверено 23 июня 2022 г.

[4] Лаксман, Шринивас (29 декабря 2023 г.). «Ядерный сектор станет источником энергии для индийских космических миссий: руководитель Исро» . Таймс оф Индия . ISSN 0971-8257 . Проверено 29 декабря 2023 г.

[5] Миотла, Деннис (21 апреля 2008 г.). «Оценка альтернатив производства плутония-238» (PDF) . www.energy.gov . п. 3 . Проверено 21 сентября 2020 г.

[6] Блер, Шон (14 марта 2011 г.). « Роверс учатся на Луноходе », E&T News . Проверено 23 июня 2022 г.

[Wang-7] Перейти обратно: ^а ^б Ван, Сява; Лян, Ренжун; Фишер, Питер; Чан, Уокер; Сюй, июнь (2020). «Важные конструктивные особенности тепловых радиоизотопных генераторов: обзор энергетического решения для полярных регионов и космоса». Обзоры возобновляемой и устойчивой энергетики . 119 : 109572. doi : 10.1016/j.rser.2019.109572 . hdl : 1721.1/129634 . S2CID 209776036 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]