Ба­та­реи тер­мо­элек­три­че­ских эле­мен­тов

1.3 Ба­та­реи тер­мо­элек­три­че­ских эле­мен­тов

Для по­лу­че­ния в ТЭГ ха­рак­тер­но­го на­пря­же­ния U»30 В при ЭДС од­но­го ТЭЭ Е»0,1ё0,3 В тре­бу­ет­ся по­сле­до­ва­тель­но со­еди­нить в ба­та­рею при­мер­но N»102 ТЭЭ. при за­дан­ных раз­ме­рах се­че­ния тер­мо­стол­би­ка и уров­нях то­ка I на­груз­ки не­об­хо­ди­мое чис­ло па­рал­лель­ных вет­вей в ба­та­рее оп­ре­де­ля­ет­ся плот­но­стью то­ка J=I/s»10 A/см2. Для КЛА вы­пол­ня­ют­ся ба­та­реи ТЭГ мощ­но­стью от еди­ниц до со­тен ватт. В СССР для ста­цио­нар­ных и пе­ре­движ­ных АЭУ соз­да­ны РИ­ТЭГ се­рии "Бе­та" мощ­но­стью до 10 Вт на ра­дио­ак­тив­ном изо­то­пе це­рия 144Се. Пло­ские и ци­лин­д­ри­че­ские ва­ри­ан­ты ТЭГ оп­ре­де­ля­ют­ся их ком­по­нов­кой в бло­ке. Кас­кад­ное со­еди­не­ние ТЭГ по­зво­ля­ет по­вы­сить КПД пре­об­ра­зо­ва­ния энер­гии до h»0,13. В це­лях умень­ше­ния удель­ной мас­сы ТЭГ раз­ра­бо­та­ны мно­го­слой­ные пле­ноч­ные ТЭЭ. пред­став­ля­ет ин­те­рес соз­да­ние в пер­спек­ти­ве ТЭГ в ви­де экс­пе­ри­мен­таль­ных ре­ак­то­ров-ге­не­ра­то­ров на ба­зе ин­те­граль­но­го ис­пол­не­ния ТЭЭ и те­п­ло­вы­де­ляю­щих эле­мен­тов (ТВЭЛ) из де­ля­щих­ся со­еди­не­ний ти­па суль­фи­дов ура­на или то­рия, ко­то­рые об­ла­да­ют по­лу­про­вод­ни­ко­вы­ми свой­ст­ва­ми.

2. Радиоизотопные источники энергии

Об­щие све­де­ния

Естественный радиоактивный распад ядер сопровождается выделением кинетической энергии частичек и квантов. Эта энергия поглощается средой, которая окружает радиоактивный изотоп, и превращается в теплоту, которую можно использовать для получения электрической энергии термоэлектрическим способом. Устройства, которые превращают энергию естественного радиоактивного распада в электрическую энергию с помощью термоэлементов, называются радиоизотопными термогенераторами.

2.2 Облости применения

Современные радиоизотопные генераторы имеют КПД 3-5% и срок службы от 3 месяцев до 10 лет. Технико-экономические характеристики этих генераторов в будущем могут быть значительно улучшены. Ныне создаются проекты генераторов мощностью до 10 квт.
В радиоизотопных генераторах заинтересованны разные области науки и техники, их собираются использовать в виде источника энергии искусственного сердца человека, а также для стимулирования работы разных органов в живых организмах. Радиоизотопные термогенераторы надежны в работе, имеют большой срок службы, компактные и успешно используются как автономные источники энергии для разных устройств космического и наземного назначения. В особенности удобными оказались радиоизотопные термогенераторы при освоении космического пространства, где необходимы источники энергии, которые способны долго и надежно работать при неблагоприятных условиях влияния ионизирующих излучений, в радиационных поясах, на поверхности других планет и их спутников.

2.3 Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (ритэги)

В России находится около 1000 радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГов), большая часть которых используется как элемент питания световых маяков.

Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (ритэги)

Ритэги являются источниками автономного электропитания с постоянным напряжением от 7 до 30В для различной автономной аппаратуры мощностью от нескольких ватт до 80 Вт. Совместно с ритэгами используются различные электротехнические устройства, обеспечивающие накопление и преобразование электрической энергии, вырабатываемой генератором. Наиболее широко ритэги используются в качестве источников электропитания навигационных маяков и световых знаков.

В ритэгах используются источники тепла на основе радионуклида стронций-90 (РИТ-90). РИТ-90 представляет собой закрытый источник излучения, в котором топливная композиция в форме керамического титаната стронция-90 дважды герметизирована аргоно-дуговой сваркой в капсуле. Капсула защищена от внешних воздействий толстой оболочкой ритэга, сделанной из нержавеющей стали, алюминия и свинца. Биологическая защита изготовлена таким образом, чтобы на поверхности устройств доза радиации не превышала 200 мР/ч, а на расстоянии метра — 10 мР/ч3.

Период радиоактивного полураспада стронция-90 (90Sr) — 29 лет. На момент изготовления РИТ-90 содержат от 30 до 180 кKи 90Sr. Мощность дозы гамма-излучения РИТ-90 самого по себе, без металлической защиты достигает 400-800 Р/ч на расстоянии 0,5 м и 100-200 Р/ч — 1 м от РИТ-90.

Литература

1. Алиевский Б. Л.

Специальные электрические машины. -М.: Энергоатомиздат, 1994г.-206 с.

2. Караваев В.Т. Специальные электрические машины с частичным совмещением (элементы теории, схемы и конструкции).- Киров: РИО, 1999.- 538 с.

3. М.И.Рылов, М.Н.Тихонов. Проблемы радиационной безопасности при обращении с радиоизотопными термоэлектрическими генераторами. //«Атомная стратегия», Санкт-Петербург, N1(6) июнь 2003. Стр. 32.