放射性同位素热电机

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放射性同位素热电发电机(RTG、RITEG),有时也称为放射性同位素发电系统(RPS),是一种核电池,它使用热电偶阵列将合适的放射性物质衰变释放的热量通过以下方式转化为电能塞贝克效应。这种类型的发电机没有活动部件。 RTG已被用作卫星、太空探测器和无人驾驶的远程设施(例如苏联在北极圈内建造的一系列灯塔)的动力源。RTG通常是无人维护情况下最理想的电源,这些情况需要数百瓦(或更少)的电力持续时间太长...

放射性同位素热电机

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放射性同位素热电发电机(RTG、RITEG),有时也称为放射性同位素发电系统(RPS),是一种核电池,它使用热电偶阵列将合适的放射性物质衰变释放的热量通过以下方式转化为电能 塞贝克效应。 这种类型的发电机没有活动部件。

RTG 已被用作卫星、太空探测器和无人驾驶的远程设施(例如苏联在北极圈内建造的一系列塔)的动力源。 RTG 通常是无人维护情况下最理想的电源,这些情况需要数百瓦(或更少)的电力持续时间太长,以至于燃料电池电池或发电机无法经济地提供,并且在太阳能电池不实用的地方。 RTG 的安全使用需要在装置的生产寿命结束后很长时间内对放射性同位素进行封存。 RTG 的费用往往限制了它们在罕见或特殊情况下的小众应用。 因为它们没有移动部件或需要太阳能,RTG 非常适合长时间在偏远和恶劣的环境中使用。 由于 RTG 没有移动部件,因此不存在部件磨损或故障的风险。

历史

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RTG 于 1954 年由 Mound 实验室的科学家 Ken Jordan 和 John Birden 发明。 他们于 2013 年入选国家发明家名人堂。从 1957 年 1 月 1 日开始,乔丹和伯登参与了陆军通信兵团合同 (R-65-8-998 11-SC-03-91),对放射性物质进行研究 适用于使用钋-210 作为热源将热能直接转换为电能的材料和热电偶。 RTG 是在 1950 年代后期由位于俄亥俄州迈阿密斯堡的 Mound Laboratories 根据与美国原子能委员会的合同在美国开发的。 该项目由 Bertram C. Blanke 博士领导。

美国发射到太空的xxx个 RTG 是 SNAP 3B,于 1961 年搭载在海军运输 4A 航天器上,由 96 克钚 238 金属提供动力。 1966 年,美国海军在阿拉斯加无人居住的 Fairway Rock 首次使用了 RTG。 直到 1995 年,该地点一直使用 RTG。

一个常见的 RTG 应用是航天器电源。 核辅助电源系统 (SNAP) 单元用于远离太阳的探测器,使太阳能电池板变得不切实际。 因此,它们被用于先驱者 10 号、先驱者 11 号、航海者 1 号、航海者 2 号、伽利略号、尤利西斯号、卡西尼号、新视野号和火星科学实验室。 RTG 用于为两个维京着陆器提供动力,并用于阿波罗 12 号至 17 号 (SNAP 27s) 机组人员留在月球上的科学实验。 由于阿波罗 13 号登月失败,其 RTG 位于汤加海沟附近的南太平洋。 RTG 也用于 Nimbus、Transit 和 LES 卫星。 相比之下,只有少数太空飞行器使用成熟的核反应堆发射:苏联的 RORSAT 系列和美国的 SNAP-10A。

除航天器外,苏联还在 1980 年代后期建造了 1007 台 RTG,为苏联北极海岸的无人驾驶灯塔和导航信标提供动力。 苏联建造了许多不同类型的 RTG(包括 Beta-M 型),用途广泛。 1991 年苏联解体后,灯塔多年未得到维护。在此期间,一些 RTG 装置消失了——要么是被掠夺,要么是被冰/风暴/海洋的自然力量所破坏。 1996 年,俄罗斯和国际支持者启动了一个项目,让灯塔中的 RTG 退役,到 2021 年,所有 RTG 现已拆除

截至 1992 年,美国空军还使用 RTG 为偏远的北极设备供电,美国政府已使用数百个此类装置为全球偏远站供电。 主要位于阿拉斯加的 Top-ROCC 和 SEEK IGLOO 雷达系统的传感站使用 RTG。 这些装置使用锶 90,在地面和海底部署的此类装置数量多于在航天器上使用的装置,公开监管文件表明美国在 2017 年期间至少部署了 100-150 70 年代和 80 年代。

放射性同位素热电机

过去,小型钚电池(非常小的 238Pu 动力 RTG)被用于植入式心脏起搏器,以确保非常长的电池寿命。 截至 2004 年,大约有 90 个仍在使用。 据报道,到 2007 年底,该数字已降至 9 个。 Mound Laboratory 心脏起搏器项目于 1966 年 6 月 1 日与 NUMEC 合作启动。 当认识到火化过程中热源不会保持完好无损时,该计划于 1972 年被取消,因为无法完全确保这些装置不会与用户的尸体一起火化。

设计

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按照核技术标准,RTG 的设计很简单:主要部件是一个坚固的放射性物质(燃料容器

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