Плутоний-238: российская атомная батарейка для космоса
В России разработан прототип радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ) на основе изотопа плутония-238. Это устройство может обеспечивать электроэнергией космические аппараты десятки лет без подзарядки и риска перегрева. Как работает РИТЭГ и где он может пригодиться?
Плутоний-238 — это радиоактивный изотоп химического элемента плутония, который не подходит для создания ядерного оружия, но имеет высокую тепловую мощность. Он распадается с периодом полураспада около 88 лет, при этом выделяя альфа-частицы и тепло. Это тепло можно преобразовать в электричество с помощью термоэлектрических элементов, которые состоят из двух разных металлов, соединенных электрической цепью. Когда один конец элемента нагревается, а другой остается холодным, в цепи возникает разность потенциалов и течет электрический ток.
РИТЭГ состоит из нескольких термоэлектрических элементов, которые окружают ядро из плутония-238 в защитном контейнере. Такое устройство имеет ряд преимуществ перед другими источниками энергии для космоса, такими как солнечные батареи или химические батареи. Во-первых, РИТЭГ работает независимо от освещенности и температуры окружающей среды, что позволяет использовать его в глубоком космосе или на темной стороне планет. Во-вторых, РИТЭГ имеет долгий срок службы, который определяется периодом полураспада плутония-238. Например, через 10 лет работы РИТЭГ потеряет только 7% своей мощности, а через 50 лет — 35%. В-третьих, РИТЭГ имеет высокую надежность и простоту конструкции, не требующей обслуживания или регулировки.
РИТЭГи широко используются для питания космических аппаратов, которые отправляются в дальние и сложные для исследования места Солнечной системы. Например, РИТЭГи были установлены на американских марсоходах «Спирит» и «Оппортьюнити», которые проработали на Марсе в 6 и 14 раз дольше запланированного срока соответственно. Также РИТЭГи питают аппараты «Кассини», «Новые горизонты», «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые изучают планеты-гиганты и их спутники, а также выходят за пределы Солнечной системы. С помощью РИТЭГов можно создавать автономные научные станции на Луне, Марсе или других небесных телах, а также размещать радиомаяки и датчики на астероидах и кометах.
Россия является одним из мировых лидеров в области производства плутония-238, который получается в ходе облучения необогащеннного урана в ядерных реакторах. В настоящее время в России разработан прототип РИТЭГа мощностью 100 Вт, который может использоваться для космических и наземных целей. Этот РИТЭГ имеет габариты 22×22×43 см и массу около 30 кг. Он состоит из 36 тепловыделяющих сборок с плутонием-238 и 216 термоэлектрических модулей. Для обеспечения безопасности РИТЭГ способен выдержать падение с высоты 150 метров, воздействие высоких температур и радиации, а также взрыв эквивалентный 30 кг тротила.
РИТЭГ на плутонии-238 — это перспективный источник энергии для дальнего космоса, который может открыть новые возможности для исследования Солнечной системы и за её пределами. Благодаря этому устройству мы можем получать уникальную информацию о далеких и неизведанных мирах, которые кроют в себе множество тайн и загадок.
Плутоний-238 — это радиоактивный изотоп химического элемента плутония, который не подходит для создания ядерного оружия, но имеет высокую тепловую мощность. Он распадается с периодом полураспада около 88 лет, при этом выделяя альфа-частицы и тепло. Это тепло можно преобразовать в электричество с помощью термоэлектрических элементов, которые состоят из двух разных металлов, соединенных электрической цепью. Когда один конец элемента нагревается, а другой остается холодным, в цепи возникает разность потенциалов и течет электрический ток.
РИТЭГ состоит из нескольких термоэлектрических элементов, которые окружают ядро из плутония-238 в защитном контейнере. Такое устройство имеет ряд преимуществ перед другими источниками энергии для космоса, такими как солнечные батареи или химические батареи. Во-первых, РИТЭГ работает независимо от освещенности и температуры окружающей среды, что позволяет использовать его в глубоком космосе или на темной стороне планет. Во-вторых, РИТЭГ имеет долгий срок службы, который определяется периодом полураспада плутония-238. Например, через 10 лет работы РИТЭГ потеряет только 7% своей мощности, а через 50 лет — 35%. В-третьих, РИТЭГ имеет высокую надежность и простоту конструкции, не требующей обслуживания или регулировки.
РИТЭГи широко используются для питания космических аппаратов, которые отправляются в дальние и сложные для исследования места Солнечной системы. Например, РИТЭГи были установлены на американских марсоходах «Спирит» и «Оппортьюнити», которые проработали на Марсе в 6 и 14 раз дольше запланированного срока соответственно. Также РИТЭГи питают аппараты «Кассини», «Новые горизонты», «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которые изучают планеты-гиганты и их спутники, а также выходят за пределы Солнечной системы. С помощью РИТЭГов можно создавать автономные научные станции на Луне, Марсе или других небесных телах, а также размещать радиомаяки и датчики на астероидах и кометах.
Россия является одним из мировых лидеров в области производства плутония-238, который получается в ходе облучения необогащеннного урана в ядерных реакторах. В настоящее время в России разработан прототип РИТЭГа мощностью 100 Вт, который может использоваться для космических и наземных целей. Этот РИТЭГ имеет габариты 22×22×43 см и массу около 30 кг. Он состоит из 36 тепловыделяющих сборок с плутонием-238 и 216 термоэлектрических модулей. Для обеспечения безопасности РИТЭГ способен выдержать падение с высоты 150 метров, воздействие высоких температур и радиации, а также взрыв эквивалентный 30 кг тротила.
РИТЭГ на плутонии-238 — это перспективный источник энергии для дальнего космоса, который может открыть новые возможности для исследования Солнечной системы и за её пределами. Благодаря этому устройству мы можем получать уникальную информацию о далеких и неизведанных мирах, которые кроют в себе множество тайн и загадок.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Защитника замка словно пропустили через мясорубку: ученые воссоздали действие супероружия XIV века
Почему историки говорят, что это было даже не война, а технологическое шоу?...
Марсианский детектив: аппарат разбил лазером камни на Красной планете и нашел внутри драгоценности
Почему ученые назвали это открытие огромным прорывом в планетологии?...
Еще одна тайна Туринской плащаницы: лазер «проявил» то, что скрывалось веками
Почему сейчас ученые уверены: в момент воскрешения Христа изображения на ткани еще не было?...
Удивительная суперспособность помогла человечеству пережить последний ледниковый период
Ученые говорят: древние люди даже не дрожали от холода. Но как это у них получалось?...
На первом месте из 500: названы самые опасные в плане радиации профессии
С виду безобидные и престижные специальности оказались опаснее работы рядом с реактором или рентгеновским аппаратом...
Жизнь на Венере или хитрая афера: кому в 2020 году понадобилось запускать ракету на соседнюю планету?
Самое поразительное в этой истории то, что главный вопрос в ней так и остался открытым...
Разрушен миф о глупой птице-великане: что нашли ученые в черепе додо с Маврикия?
Сейчас наука считает: нелетающий голубь весом 15 килограмм был незаслуженно оболган. На самом деле, он был совсем другим...
Энергетическая революция отменяется? Ученые рассказали, как водород убивает современные турбины
Топливо будущего оказалось с таким опасным подвохом, что в пору от него отказаться...
Небо зеленого цвета: почему ученые считали народы Севера «цветовыми инвалидами»?
И как так вышло, что сейчас у северян с цветовосприимчивостью все замечательно?...
Был ли император Петр татарином по матери: что говорят документы и ученые?
Эта история имела продолжение: впоследствии родственники царя оказались еще… и «германцами»...
Проект A119: как Америка хотела бороться за мир во всем мире... ядерной бомбардировкой Луны
Почему же эта сверхамбициозная программа в итоге была отменена и что напугало в ней американских генералов?...
Об этой проблеме не говорят вслух на орбите, но теперь ученые смогут помочь космонавтам
Эксперты говорят: если не исправить сложившуюся ситуации, то о полетах на Марс и дальше можно забыть...