Консервированное тепло⁠⁠

(Продолжение поста Как радисты воду кипятили)

Вот мы научились просто и надёжно, хоть и не слишком эффективно, получать электрический ток. Даже обкатали технологию в реальном применении. А простота и надёжность — это хорошо, инженеры такое любят. Устройство может пригодиться где-нибудь ещё… Но не везде же можно костёр жечь. Или пусть даже керосин, всё равно неподходяще как-то. Да и радио заряжать это приятно, конечно, но хочется ведь и посерьёзней что-то.

А если мы хотим обеспечить мощность, достаточную для работы серьёзной аппаратуры (пусть и не самой прожорливой), таким способом, то и разница температур на концах нашей термопары должна быть довольно большая, в несколько сотен градусов Цельсия. Откуда её можно получить, если не из сжигания топлива? Где взять удобный источник тепла, работающий достаточно долго и достаточно надёжно?

Ну, теперь мы сделаем маленький ядерный реактор? Нет.

Беда в том, что совсем уж маленьким реактор в любом случае не будет, а ещё его нужно постоянно контролировать. Мы же решили, что персонал рядом с установкой оставлять не будем — тем более, что инженер по ядерной технике это птица редкая, на каждый маяк не напасёшься.

И всё-таки ядерный реактор — это сложно.

Но есть и другой способ получить тепло из ядерного топлива — использовать энергию, которая выделяется при его естественном радиоактивном распаде.

Получившийся аппарат конструктивно будет гораздо проще и надёжнее реактора. И в работе автономен, обслуживания не потребует вовсе.

Его не нужно контролировать, ведь цепной реакции внутри не происходит. А вот выработка тепла происходит постоянно — до тех пор, пока по прошествии определённого времени топливный элемент не деградирует окончательно, перестав поддерживать нужную нам температуру.

Кстати, а какое именно топливо мы выберем? Здесь есть дилемма — нам хочется и тепла побольше, и длительность полураспада подольше, чтобы аппарат работал долго и эффективно.

Изначально я хотел просто написать, что улучшая (увеличивая) один показатель мы неминуемо ухудшаем другой — ну, если ядерное топливо выделяет много тепла, то и его полураспад происходит слишком быстро.

С одной стороны — будто бы логично звучит. Закон Гейгера — Неттолла и все дела. А с другой — это огромное упрощение, на грани с некорректной информацией.

Но всё не так просто. Возьмём, например, уран-232 с периодом полураспада длиной почти в 70 лет и сравним со стронцием-90, период полураспада которого меньше 30 лет.

Нет, потому что у урана-232 очень длинная цепь распада с нуклидами-излучателями жёстких гамма-квантов. Он и распадается дольше, и энергии выделяет гораздо больше. Прости, стронций-90, но здесь без шансов.

Если упростить, то из доступных нам веществ мы можем выбирать между стронцием-90 (период полураспада 29 лет, изначально выделяет около 0.45 Вт тепловой энергии на грамм вещества) и плутонием-238 (полураспад за 88 лет и 0.54 Вт тепловой энергии на грамм соответственно).

Итак, плутоний очень хорош, но он гораздо дороже (оставим его на особый случай, когда аппарату нужно работать максимально долго), так что в качестве топлива возьмём стронций-90. Поместим его в нашу капсулу.

А теперь объединим термоэлектрический преобразователь (раз уж мы решили работать с ним) и радиоизотопный источник тепла через теплопереход, поместим их в толстый корпус с радиационной защитой и герметично закроем крышкой.

Теперь осталось насадить на этот корпус радиатор для отвода тепла (помним, что нам нужна пресловутая разность температур), подключить к выводам провода — и вуаля, мы получаем радиоизотопный термоэлектрический генератор, сокращённо РИТЭГ.

Вот он, главный герой статьи, ну наконец-то. С РИТЭГ всё пойдёт гораздо веселей.

[продолжение следует]

Автор - Александр Алещенко

Ещё нас можно читать в телеге, Дзене и ВК.

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!