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RTG：平淡的热能和电能供航天器
事有凑巧，在该系列<一href="http://habrahabr.ru/search/?target_type=posts&q=%5B%D0%9C%D0%9A%D0%90%5D%20&order_by=date">«Мирный宇宙原子»我们是从科幻小说感动蔓延。我们谈到了动力堆，明显的下一步是最后一次 - 讲述放射性同位素热电发生器。最近哈布雷约 RTG探测器“卡西尼»一个伟大的职位，我们考虑这个问题，从更广泛的角度来看。<溴/ >
该过程的物理日 h4>
热 h5的>与此相反，使用了核链式反应现象的核反应堆，放射性同位素发生器采用放射性同位素的自然衰减。回想一下，原子组成的质子，电子和中子。取决于中子在特定原子的核的数量，其可以是稳定的或展现给自发蜕变的趋势。例如，钴原子 59功能 sup>共27个质子和32中子在核内是稳定的。这种钴自古埃及使用的人类。但是，如果我们添加到 59功能 sup>钴一个中子（例如，通过将一个“普通的”钴在核反应堆中），我们得到 60功能 sup>钴，放射性同位素，用5，2年的半衰期。术语“半衰期”是指，如图5所示，2，1原子分裂以50％的概率后，并从百原子，将大约一半。所有“正常”的元素具有其同位素具有不同半衰期的方法：
同位素的3D地图，感谢LJ用户 crustgroup 的每张图片。 I>
通过选择一个合适的同位素可以具有所需的RTG寿命和其它参数来获得方法：
<表> <日>同位素次> <日>的制备方法次> <日>功率密度，W / G 次> <日>散装功率，W / CC 次> <日>半衰期次> <日同位素，千瓦时>综合能量衰减/ D 次> <日>工作表同位素次> TR> 60 < / SUP>钴（钴60） TD> 照射在反应器中 TD> 2,9 TD> 〜26 TD> 5 271年< / TD> 193，2 TD> 的金属合金 TD> TR> 238 SUP>浦（钚238） TD > 核反应堆 TD> 0，568 TD> 6,9 TD> 86 TD> 608 7 TD> < TD>碳化钚 TD> TR> 90 SUP>锶（锶-90） TD> 裂变碎片 TD> 0， 93 TD> 0,7 TD> 28年 TD> 162 721 TD> 的SrO，钛酸锶 3 SUB> TD> TR> 144 SUP>铈（铈-144） TD> 裂变碎片 TD> 2,6 TD> < TD> 12 5 TD> 285天 TD> 57，439 TD> 董事长 2 SUB> TD> TR> 242 SUP> CM（锔-242） TD> 核反应堆 TD> 121 TD> 1169 TD> 162天 TD> 677 8 TD> CM 2 SUB> 0 3 SUB> TD> TR> 147 SUP> PM（钷-147） TD> 裂变碎片 TD> 0时，37 TD> 1,1 TD> 2，64 TD> 12 34 TD> PM 2 SUB> 0 3 SUB> TD> TR> 137 SUP>铯（铯137） TD> 裂变碎片 TD> 0时，27 TD> 1时，27 TD > '33 TD> 230 24 TD> 氯化铯 TD> TR> 210 SUP>宝（poloniy- 210） TD> 铋照射 TD> 142 TD> 1320 TD> 138天 TD> 677 59 TD> 合金铅，钇，金 TD> TR> 244 SUP> CM（锔-244） TD> 核反应堆 TD > 2,8 TD> 33 25 TD> 18，1年 TD> 640 6 TD> CM 2 SUB> 0 3 SUB> TD> TR> 232 SUP> U（铀232） TD> 辐照钍 TD> 8，097 TD> 〜88，67 TD> 68，9岁 TD> 4887，103 TD> 二氧化碳化物，氮化铀 TD> TR> 106 SUP>汝（钌-106） TD> 裂变碎片 TD> 29 8 TD> 369 818 TD> 〜371，63天 TD> 9，854 TD> 合金 TD> TR> TABLE>该同位素的衰变独立地发生，这意味着RTG不能被控制的事实。装载燃料后，它会加热并产生电能多年，逐渐降解。减少可裂变同位素的量意味着将会有更少的核衰变，较少的热量和电力。加，一滴电功率会加剧电产生的降解。
有在其中用于加热的同位素的衰变的RTG，不用电的简化版本。这样的模块被称为一个块加热或RHG（放射性同位素热发生器）。
的热量转化为电能 h5的>正如在核反应堆中的我们得到热输出，这必须以某种方式被转换成电能的情况。您可以使用：
Термоэлектрический转换。结合不同的材料（如铬和镍铝）和加热的两根导线是其中之一，你可以得到电力来源。 LI> Термоэмиссионный转换。在这种情况下，电子管。其阴极加热和电子获得足够的能量，“跳”到阳极，创造了电流。 热光电转换< / A>。在这种情况下，热源连接的光电管，在红外线范围内操作。热源发射是由光电管检测并转换成电能的光子。 LI> <一href="http://en.wikipedia.org/wiki/Alkali-metal_thermal_to_electric_converter">Термоэлектрический变频器在碱金属。在这里，用于将热利用熔融盐，钠和硫的电解质转化为电能 LI> 斯特林发动机的 - 热机，用于将温度差转换成机械功。电力是由机械的工作与任何发生器获得。 LI> UL> 历史 H4>第一个实验放射性同位素动力源引入于1913年。但是，只有在二十世纪下半叶，核反应堆的传播，这可能接受在工业规模的同位素，放射性同位素热电一直在积极使用。
美国 H5>在美国从事放射性同位素热电已经熟悉你以前的帖子组织SNAP。
SNAP-1 B>。
这是对RTG试点 144 SUP> CE和<一个发电机href="http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D0%BA%D0%BB_%D0%A0%D0%B5%D0%BD%D0%BA%D0%B8%D0%BD%D0%B0">цикле兰（蒸汽机）与汞作为冷却剂。该发电机已成功运行2500小时在世界上，但并没有飞入太空。
SNAP-3 B>。
首先RTG在太空飞行的导航卫星过境4A和4B。能源功率2瓦，重2公斤，用钚-238。
哨兵 B>
RTG的气象卫星。能源电力4，5 W，同位素 - 锶-90
。
SNAP-7 B>。
家庭地面RTG灯塔，灯浮标，气象站，浮标等。非常大的模型重量从850到2720千克。能源电力 - 几十瓦。例如，SNAP-7D - 30瓦特2吨的重量
。
SNAP-9 B>
RTG系列导航卫星过境。 12公斤的质量，为25 W.
电力
SNAP-11 B>
实验RTG的月球登陆站测量师。建议使用同位素锔-242。电力 - 40瓦。未使用。
SNAP-19 B>
在各种任务中使用的RTG系列 - 气象卫星雨云，探测器“先锋”-10和-11，火星登陆站“海盗”。同位素 - 钚238的输出功率〜40W
。
SNAP-21和-23 B>
场桥的水下使用锶-90。
SNAP-27 B>
场桥电力科研设备计划“阿波罗”。 3至8公斤。钚-238在给定功率输出70瓦。农历科研设备已在1977年被关闭（在世界要钱的人与设备，他们没有），和场桥仍在工作，而失去了初始容量的10％。
MHW-RTG B>
这个名字代表“mnogosotvattny RTG”。 4，5公斤。钚-238是给2400火电和160瓦的电力W的。这台RTG是站在实验卫星林肯（LES-8,9），并拥有37多年的为热和电的“旅行者”的。 2014年台RTG提供约53％的初始容量。
通用热源热电机 B>
最强大的RTG的空间。 7，8公斤钚-238的给火电4400瓦特和300瓦的电力。用于太阳能探头“尤利西斯”中，探测器“伽利略”，“卡西尼 - 惠更斯”号和飞往冥王星的“新地平线»。
MMRTG B>
RTG的“Kyuriositi。” 4公斤钚238的100瓦elekticheskoy 2000瓦的加热功率。
暖管立方体的钚。 I>
台RTG运往美国的时候。 I>
汇总表：
<表> <日>姓名次> <日>运营商（本机上的号码）次> <日>最大功率：次> <日>同位素次> <日>燃料的重量千克次> <日>总重量，千克次> TR> <日>电气，W 次> <日>热，W 次> TR> <标题=“多任务放射性同位素热电发生器” href="http://en.wikipedia.org/wiki/Multi-Mission_Radioisotope_Thermoelectric_Generator">MMRTG MSL /好奇心流动站 TD> 〜110 TD > 〜2000 TD> 238 SUP>普 TD> 〜4 TD> ＆LT; 45 TD> TR> < TR> GPHS-RTG TD> <一标题=“卡西尼 - 惠更斯”HREF =“http://en.wikipedia.org/wiki/Cassini-Huygens”>卡西尼（3），<标题=“新视界”HREF =“HTTP：/ /en.wikipedia.org/wiki/New_Horizons">New地平线（1），伽利略（ 2），尤利西斯（1） TD> 300 < / TD> 4400 TD> 238 SUP>普 TD> 7.8 TD> 55.9-57.8 TD> TR> < TR> MHW-RTG TD> <一标题=“林肯实验卫星的”href =“http://en.wikipedia.org/wiki/Lincoln_Experimental_Satellite”> LES-8/9 ，<标题=“旅行者1号”HREF =“HTTP：// en.wikipedia.org/wiki/Voyager_1">Voyager 1（3），旅行者2号（ 3） TD> 160 TD> 2400 TD> 238 SUP>普 TD> 〜4.5 TD > 37.7 TD> TR> SNAP- 3B TD> 交通-4A （1） TD> 2.7 TD> 52.5 TD> 238 SUP>普 TD> TD> 2.1 TD> TR> SNAP-9A TD> <标题=“过境（卫星）的”href =“http://en.wikipedia.org/wiki/ Transit_（卫星）“>交通5BN1 / 2 （1） TD> 25 TD> 525 TD> 238 SUP>浦< / TD> 〜1 TD> 12.3 TD> TR> SNAP-19 TD> <标题=“雨云节目的”href = “http://en.wikipedia.org/wiki/Nimbus_program">Nimbus-3 （2），<标题=”先驱者10号“HREF =”http://en.wikipedia.org/wiki/ Pioneer_10“>先驱者10号（4），先锋11（4） TD> 40.3 TD> 525 TD> 238 SUP>普 TD> 〜1 TD> 13.6 TD > TR> SNAP-19 TD> 海盗1号修改（2），维京2（2） TD> 42.7 TD> 525 TD> 238 SUP>普 TD> < TD>〜1 TD> 15.2 TD> TR> SNAP-27 TD> <标题=“阿波罗计划”HREF =“HTTP：/ /en.wikipedia.org/wiki/Project_Apollo">Apollo 12-17 ALSEP （1） TD> 73 TD> 1，480 TD> 238 SUP>普 TD> 3.8 TD> < TD> 20 TD> TR> TABLE>
苏联/俄罗斯 H5>在苏联和俄罗斯航天台RTG很少。第一个实验产生了RTG“柠檬-1”钋210，于1962年创建了：
。
第一个空间的RTG是每钋-210和运行20瓦特所连接的卫星系列的“箭-1”，“猎户座-1”电力 - “的Kosmos-84”和“的Kosmos-90”。加热块站在“月球车”-1，-2，RTG是一项使命“火星-96»：
与此同时，即时支付结算系统都非常积极地用在灯塔，导航浮标和其他地面设备 - 一系列的“测试版”的，“RTG-IED”和许多其他
。
设计 H4>实际上，所有的RTG使用热电转换器，并且因此具有相同的结构如下：
观日 h4>所有拥有的RTG是非常低的效率 - 作为一个规则，则电力的热的10％以内。因此，在二十一世纪中的美国航空航天局的项目推出 ASRG 的开始 - RTG与斯特林发动机。预期收益在高达30％的效率，和140瓦的电能，在500瓦的热量。不幸的是，该项目由于成本超支停在2013年。但是，从理论上讲，使用的热更有效地转换成电能会严重提高的RTG的效率。
的优点和缺点 H4>优点：
设计非常简单。 可以数年，数十年来操作，逐步降解。 加热和功率可以同时使用。 不需要。管理和监督 LI> OL>缺点：通缉稀有和昂贵的同位素作为燃料。 燃料生产复杂的，昂贵的和缓慢的。 低效率。 LI> 的功率由数百限制瓦。 RTG千瓦的电力已经弱有道理，MW - 几乎是没有意义的：它会过于昂贵，笨重 LI> OL>
。 这些优点和缺点的结合意味着，场桥和供热单位有他们在宇宙能量的地方，并将其保存以继续。他们让你轻松高效地热能和电力喂星际飞船，但他们不应该期待任何突破的能量。
来源 H4>还用维基百科：
在文档«空间核动力：打开最后的地平线»。 LI> 主题«国内RTG»“的宇宙航行»新闻 LI> Отечественные台RTG 。 LI> Teledyne公司传承。 RTG网上NASA 。 LI> UL> 资料来源： habrahabr.ru/post/231197/
