Радиоизотопный термоэлектрический генератор источник электроэнергии, использующий тепловую энергию радиоактивного распада. В качестве топлива для РИТЭГ используется стронций-90, а для высокоэнергоёмких генераторов — плутоний-238.
Применяются в навигационных маяках, радиомаяках, метеостанциях и подобном оборудовании, установленном в местности, где по техническим или экономическим причинам нет возможности воспользоваться другими источниками электропитания. В частности, их используют в качестве источников питания навигационного оборудования, установленного на побережье Северного Ледовитого океана вдоль трассы Северного морского пути, а также в космических аппаратах.
По сравнению с ядерными реакторами, использующими цепную реакцию, РИТЭГи значительно компактнее и проще конструктивно. Выходная мощность РИТЭГ весьма невелика (до нескольких сотен ватт) при небольшом КПД. Зато в них нет движущихся частей и они не требуют обслуживания на протяжении всего срока службы, который может исчисляться десятилетиями.
РИТЭГи, как правило, являются наиболее приемлемым источником энергии для автономных систем, нуждающихся в нескольких десятках-сотнях ватт при очень длительном времени работы, слишком долгим для топливных элементов или аккумуляторов.
РИТЭГи являются основным источником электропитания на космических аппаратах, имеющих продолжительную миссию и сильно удаляющихся от Солнца (например Вояджер-2 или Кассини-Гюйгенс), где использование солнечных батарей неэффективно или невозможно. Плутоний-238 в 2006 г. при запуске зонда New Horizons к Плутону нашёл свое применение в качестве источника питания для аппаратуры космического аппарата. Радиоизотопный генератор содержал 11 кг высокочистого диоксида 238Pu, производящего в среднем 220 Вт электроэнергии на протяжении всего пути (240 Вт в начале пути и, по расчётам, 200 Вт к концу).
Зонды Галилео и Кассини были также оборудованы источниками энергии, в качестве топлива для которых служил плутоний. Марсоход Curiosity получает энергию благодаря плутонию-238. Марсоход использует последнее поколение РИТЭГов, называемое Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator. Это устройство производит 125 Вт электрической мощности, а по истечении 14 лет — 100 Вт.
Несколько килограммов 238PuO2 использовались на некоторых миссиях Аполлонов для электропитания приборов ALSEP. Генератор электроэнергии SNAP-27 ( Systems for Nuclear Auxiliary Power), тепловая и электрическая мощность которого составляла 1480 Вт и 63,5 Вт соответственно, содержал 3,735 кг диоксида плутония-238.
РИТЭГ применялись в навигационных маяках, радиомаяках, метеостанциях и подобном оборудовании, установленном в местности, где по техническим или экономическим причинам нет возможности воспользоваться другими источниками электропитания. В частности, в СССР их использовали в качестве источников питания навигационного оборудования, установленного на побережье Северного Ледовитого океана вдоль трассы Северного морского пути. В настоящее время, в связи с риском утечки радиации и радиоактивных материалов, практику установки необслуживаемых РИТЭГ в малодоступных местах прекратили.
В США РИТЭГ использовались не только для наземных источников питания, но и для морских буев и подводных установок. Например, в 1988 году СССР обнаружил два американских РИТЭГа рядом с советскими кабелями связи в Охотском море. Точное количество установленных США РИТЭГ неизвестно, оценки независимых организаций указывали 100—150 установок на 1992 год.
Плутоний-236 и плутоний-238 применялся для изготовления атомных электрических батареек, срок службы которых достигает 5 и более лет. Их применяют в генераторах тока, стимулирующих работу сердца (кардиостимулятор). По состоянию на 2003 г. в США было 50—100 человек, имеющих плутониевый кардиостимулятор. До запрета на производство плутония-238 в США, ожидалось, что его применение может распространиться на костюмы водолазов и космонавтов.
Радиоактивные материалы, используемые в РИТЭГах, должны соответствовать следующим характеристикам:
Достаточно высокая объёмная активность для получения значительного энерговыделения в ограниченном объёме установки. Минимальный объём ограничен тепловой и радиационной стойкостью материалов, слабоактивные изотопы ухудшают энергомассовое совершенство установки. Обычно это значит что период полураспада изотопа должен быть достаточно мал для высокой интенсивности распадов и распад должен давать достаточно много легкоутилизируемой энергии.
Достаточно длительный период поддержания мощности для выполнения задачи. Обычно это значит что период полураспада изотопа должен быть достаточно велик для заданной скорости падения энерговыделения. Типичные времена полураспада изотопов, используемых в РИТЭГах, составляют несколько десятилетий, хотя изотопы с коротким периодом полураспада могут быть использованы для специализированных применений.
Удобный для утилизации энергии вид ионизирующего излучения. Гамма-излучение легко вылетает из конструкции, унося с собой энергию распада.
Относительно легко могут улетать также нейтроны. Образующиеся при β-распаде высокоэнергетичные электроны неплохо задерживаются, однако при этом образуется тормозное рентгеновское излучение, уносящее часть энергии. При α-распаде образуются массивные α-частицы, эффективно отдающие свою энергию практически в точке образования.
Безопасный для экологии и аппаратуры вид ионизирующего излучения. Значительные гамма-, рентгеновское и нейтронное излучения зачастую требуют специальных конструктивных мер по защите персонала и близкорасположенной аппаратуры.
Относительная дешевизна изотопа и простота его получения в рамках имеющихся ядерных технологий.
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
Плутоний-238, кюрий-244 и стронций-90 являются чаще всего используемыми изотопами. Другие изотопы, такие как полоний-210, прометий-147, цезий-137, церий-144,рутений-106, кобальт-60, кюрий-242 и изотопы тулия были также изучены. Например, полоний-210 имеет период полураспада всего 138 дней при огромном начальном тепловыделении в 140 Вт на грамм. Америций-241 с периодом полураспада 433 года и тепловыделением 0,1 Вт/грамм.
Плутоний-238 чаще всего применяется в космических аппаратах. α-распад с энергией 5,5 МЭв (один грамм дает ~0,54 Вт). Период полураспада 88 лет (потеря мощности 0,78 % в год) с образованием высокостабильного изотопа 234U. Плутоний-238 является почти чистым альфа-излучателем, что делает его одним из самых безопасных радиоактивных изотопов с минимальными требованиями к биологической защите. Однако получение относительно чистого 238-го изотопа требует эксплуатации специальных реакторов, что делает его дорогим.
Стронций-90 широко применялся в наземных РИТЭГ советского и американского производства. Цепочка из двух β-распадов дает суммарную энергию 2.8 МЭв (один грамм дает ~0,46 Вт). Период полураспада 29 лет с образованием стабильного 90Zr. Стронций-90 получают из отработавшего топлива ядерных реакторов в больших количествах. Дешевизна и обилие этого изотопа определяет его широкое использование в наземном оборудовании. В отличие от плутония, стронций имеет значительный уровень ионизирующего излучения высокой проницаемости, что предъявляет относительно высокие требования к биологической защите.
Существует концепция подкритических РИТЭГ. Подкритический генератор состоит из источника нейтронов и делящегося вещества. Нейтроны источника захватываются атомами делящегося вещества и вызывают их деление. Основное преимущество такого генератора в том что энергия распада реакции с захватом нейтрона может быть гораздо выше энергии самопроизвольного деления. Например, для плутония это 200 МЭв против 6 МЭв спонтанного деления. Соответственно, потребное количество вещества гораздо ниже. Количество распадов и радиационная активность в пересчете на тепловыделение также ниже. Это снижает вес и размеры генератора.
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
Подводный необитаемый автономный энергетический модуль предназначен для электроснабжения подводных объектов обустройства месторождений углеводородов арктического шельфа. Конструктивно представляет собой автономное подводное сооружение, размещаемое на глубинах до 400 м. Ядерные реакторы соответствуют нормам МАГАТЭ и работают в автономном режиме.
Основные характеристики:
Назначенный ресурс, часов - 200 000 Назначенный срок службы, лет - 30 Время непрерывной работы, часов - не менее 8000 Номинальная электрическая мощность модуля, МВт - 24
Переменный трёхфазный ток:
напряжение, кВ - 6 номинальная частота, Гц - 50
Параллельная работа модулей на общую нагрузку - да
Источник - ckb-rubin.ru/ Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
Дата: Воскресенье, 26.12.2021, 11:45 | Сообщение # 9
Гадский Админ
Группа: Администрация
Сообщений: 2591
Статус: Offline
Ядерный реактор
В 1956 году в Москве на ВДНХ открылась "Выставка по использованию атомной энергии в мирных целях". Для выставки в павильоне №62 «Строительные материалы» был построен действующий ядерный реактор.
Из брошюры выставки:
"Ядерный реактор, демонстрируемый на выставке, принадлежит к разряду гетерогенных реакторов, работающих на тепловых нейтронах. В качестве горючего в этом реакторе используется уран, обогащенный до 10% ураном-235. Рабочая загрузка реактора составляет 3 кг урана-235. Замедлителем и отражателем нейтронов служит обычная вода.
Для более наглядного ознакомления посетителей с устройством и работой ядерного реактора он сооружен в открытом исполнении.
Тепловыделяющие элементы реактора выполнены в виде стержней с наружным диаметром 10 мм. Герметичная оболочка их выполнена из алюминия.
Тепловыделяющие элементы загружаются в алюминиевые кассеты по 16 шт. в каждой. Активная зона состоит из 24 таких кассет.
Активная зона реактора, имеющая высоту 50 см, погружена в стальной бак, залитый водой. Бак имеет диаметр 4 м и высоту 6 м. Над активной зоной имеется слой воды толщиной 4,6 м, служащий защитой от излучений реактора.
При работе реактора можно наблюдать свечение, вызванное частичным переходом энергии излучения реактора в видимый свет (эффект Черенкова).
Нормальный уровень мощности реактора равен 10 квт, однако обеспечена возможность работы реактора на мощности в 100 квт.
Тепло, выделяющееся в тепловыделяющих элементах при работе реактора, передается воде в условиях естественной конвекции.
Некоторое количество воды отбирается из бака и после прохода через теплообменник и ионообменный фильтр вновь возвращается в бак. Это позволяет регулировать температуру воды в баке и очищать воду от продуктов коррозии. Кроме того, эта же циркуляционная система уменьшает количество всплывающего в верхние слои воды радиоактивного азота.
Для контроля за уровнем мощности реактора рядом с активной зоной установлены 4 токовых ионизационных камеры. Одна из камер соединена с звуковым сигнализатором уровня мощности.
Регулирование цепной реакции осуществляется с помощью автоматической системы, датчиком которой является ионизационная камера, а исполнительным органом служит стержень из карбида бора, перемещающийся в активной зоне.
Имеются еще два стержня, выполняющие функции аварийной защиты. Во время работы реактора эти стержни расположены над активной зоной, при появлении аварийного сигнала они падают вниз и прекращают цепную реакцию. Из соображений безопасности запас реактивности реактора мал, поэтому на нем установлена упрощенная система аварийной защиты. Имеются только две независимые цепи аварийного выключения реактора. В случае превышения заданного уровня мощности поступает аварийный сигнал либо от специального электронного усилителя, либо от самописца мощности реактора.
Механизмы, приводящие в движение стержни регулирования и аварийной защиты, расположены на специальной площадке над уровнем воды в баке; на этой же площадке закреплены каналы ионизационных камер и стержней.
Приборы управления реактором сосредоточены на контрольном щите и пульте.
С помощью дозиметрических приборов, снабженных звуковой сигнализацией, непрерывно ведется контроль за небольшим уровнем радиации над зеркалом воды в баке и анализируется воздух в зале реактора."
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
Дата: Воскресенье, 26.12.2021, 11:49 | Сообщение # 10
Гадский Админ
Группа: Администрация
Сообщений: 2591
Статус: Offline
Полная версия с сайта ВДНХ... На самом сайте уже нет этой статьи, но в веб-архиве пока доступ есть...
Демонстрационный действующий реактор
Действующий ядерный реактор, демонстрируемый на выставке, принадлежит к разряду гетерогенных реакторов, работающих на тепловых нейтронах. В качестве горючего в этом реакторе используется уран, обогащенный до 10% ураном-235. Рабочая загрузка реактора составляет 3 кг урана-235. Замедлителем и отражателем нейтронов служит обычная вода.
Активная зона реактора по конструкции соответствует активной зоне реакторов, поставляемых Советским Союзом в порядке научно-технической помощи ряду стран.
Для более наглядного ознакомления посетителей с устройством и работой ядерного реактора он сооружен в открытом исполнении.
Тепловыделяющие элементы реактора выполнены в виде стержней с наружным диаметром 10 мм. Герметичная оболочка их выполнена из алюминия.
Тепловыделяющие элементы загружаются в алюминиевые кассеты по 16 шт. в каждой. Активная зона, общий вид которой показан на рисунке, состоит из 24 таких кассет.
Активная зона реактора, имеющая высоту 50 см, погружена в стальной бак, залитый водой. Бак имеет диаметр 4 м и высоту 6 м. Над активной зоной имеется слой воды толщиной 4,6 м, служащий защитой от излучений реактора.
При работе реактора можно наблюдать характерное явление — свечение, вызванное частичным переходом энергии излучения реактора в видимый свет (эффект Черенкова).
Нормальный уровень мощности реактора равен 10 квт, однако обеспечена возможность работы реактора на мощности в 100 квт.
Тепло, выделяющееся в тепловыделяющих элементах при работе реактора, передается воде в условиях естественной конвекции.
Некоторое количество воды отбирается из бака и после прохода через теплообменник и ионообменный фильтр вновь возвращается в бак. Это позволяет регулировать температуру воды в баке и очищать воду от продуктов коррозии. Кроме того, эта же циркуляционная система уменьшает количество всплывающего в верхние слои воды радиоактивного азота.
Для контроля за уровнем мощности реактора рядом с активной зоной установлены 4 токовых ионизационных камеры. Одна из камер соединена с звуковым сигнализатором уровня мощности.
Регулирование цепной реакции осуществляется с помощью автоматической системы, датчиком которой является ионизационная камера, а исполнительным органом служит стержень из карбида бора, перемещающийся в активной зоне.
Имеются еще два стержня, выполняющие функции аварийной защиты. Во время работы реактора эти стержни расположены над активной зоной, при появлении аварийного сигнала они падают вниз и прекращают цепную реакцию. Из соображений безопасности запас реактивности реактора мал, поэтому на нем установлена упрощенная система аварийной защиты. Имеются только две независимые цепи аварийного выключения реактора. В случае превышения заданного уровня мощности поступает аварийный сигнал либо от специального электронного усилителя, либо от самописца мощности реактора.
Механизмы, приводящие в движение стержни регулирования и аварийной защиты, расположены на специальной площадке над уровнем воды в баке; на этой же площадке закреплены каналы ионизационных камер и стержней.
Приборы управления реактором сосредоточены на контрольном щите и пульте.
Отдельный канал предназначен для демонстрации простых экспериментов.
С помощью дозиметрических приборов, снабженных звуковой сигнализацией, непрерывно ведется контроль за небольшим уровнем радиации над зеркалом воды в баке и анализируется воздух в зале реактора.
Радиоактивные счетчики предметов
Приборы регистрируют число прерываний радиоактивного излучения проходящими по конвейеру предметами. Приборы герметизированы и могут работать в условиях повышенной влажности.
Применение изотопов в рыбной и пищевой промышленности
Большие масштабы рыбоводных мероприятий, проводимых в Советском Союзе, требуют строгого учета их эффективности. Для этого необходимо разработать методы, которые позволили бы определить промысловый возврат проходных рыб, установить количество мальков проходных и полупроходных рыб, доходящих от рыбоводных заводов и рыбопитомников до моря, и улучшить приемы учета количества молоди рыб, выпускаемой из рыбопитомников.
С помощью радиоактивного фосфора разработан новый метод маркировки мальков рыб, который позволяет подойти к решению этой проблемы и помогает изучить распространение и передвижение отдельных видов рыб.
Показано, что метка рыб радиоактивным фосфором позволяет подсчитать рыбу непосредственно в прудах без спуска воды и без применения учетных аппаратов. Метод этот достаточно точен. Применение радиоактивных фосфора и кальция дало возможность изучить поступление и распределение этих веществ в теле рыб. Показано, что фосфор, внесенный в воду как удобрение, проникает в тело рыбы как через ротовую полость и жабры, так и через поверхность тела, ускоряя рост и развитие организма. Установлено, что, проникнув из воды, фосфор и кальций локализуются главным образом в чешуе, мышцах и костях. Показано также, что обмен фосфора и кальция этих элементов, находящихся в органах рыб, на те же элементы, поступающие из воды, в разных органах происходит с различной скоростью.
Демонстрируются, как пример применения гамма-излучений, схемы строящейся опытной установки для лучевой обработки пищевых продуктов (детрихинизация свиных туш, дезинсекции зерна и продуктов его переработки и стерилизации консервов) радиоактивным кобальтом с первоначальной активностью излучателя до 12 тыс. кюри.
Взято на web.archive.org/web/20130619053556/http://www.bcxb.ru/pavils/descriptions/020_54.htm
Камни не исполняют желаний. Их исполняем мы сами, четко следуя однажды выбранному пути. - майор Кальтер - Свинцовый закат
