Свет в полярной ночи
(Продолжение поста Концентрированное тепло)
Давайте начистоту — на Земле есть места, где надолго оставлять людей негуманно и слишком дорого. Но иногда там нужно разместить оборудование — например, маяк для проходящих судов. Или даже радиомаяк. Или метеостанцию.
Оборудование может работать автоматически, но ему нужен электрический ток. И тут возникает проблема.
Тянуть по сложному ландшафту линию электропередачи и городить трансформаторную подстанцию в глуши ради одинокого маяка — будто бы перебор. Места обитания человека могут находиться в сотнях непролазных километров от объекта, а значит, дизельные генераторы отпадают. Да и ветрогенераторы тоже — из-за наличия движущихся частей они нуждаются в периодическом обслуживании (хоть и не слишком частом).
Солнечные панели? Это модно и экологично, но на севере периодически бывает полярная ночь, когда они будут бесполезны. Поставить аккумуляторную батарею? Увы, на холоде им сильно плохеет, а полярная ночь слишком длинна.
Но теперь у нас есть РИТЭГ!
Нам нужно поставить маяк где-то на Новой Земле среди снегов и камней? Смотритель не нужен, пусть оборудование на объекте работает автоматически, а для электроснабжения мы ставим новенький РИТЭГ в стоящий рядом сарай, протягиваем провода — и он выдаёт достаточную для работы приборов мощность в течении гарантийного срока (десять лет), не требуя взамен вообще ничего.
«Просто протягиваем провода» это, конечно, изрядное упрощение — средства навигационного оборудования в большинстве своём работают в импульсном режиме, так что для таких объектов в комплекте к РИТЭГ кроме соединительных кабелей идут также блоки накопления энергии (БНЭ), то есть, аккумуляторы.
Один из советских РИТЭГов, модель ИЭУ-1
Более того, в процессе эксплуатации выяснилось, что РИТЭГ даже на изотопах стронция может проработать и пятнадцать лет. И даже двадцать пять, если прижмёт (правда, мощности он при этом выдаёт уже вдвое меньше — не забываем про полураспад).
Просто праздник какой-то! Движущихся частей в аппарате нет вообще, а значит нет быстрого износа из-за силы трения и вибраций (обслуживать штуку, где ничего не вращается, нужно гораздо реже, уж поверьте монтёру) — последнее позволяет использовать его для питания чувствительной к колебаниям сейсмической аппаратуры. Также РИТЭГ не создаёт радиопомехи, которые могут мешать оборудованию.
Какого-либо серьёзного обслуживания он тоже не потребует, ведь капсула герметично запаяна. Из-за того, что для достаточной радиозащиты корпус всё равно нужно делать прочным и массивным, РИТЭГ также неприхотлив к климатическим воздействиям — немалая часть его модификаций предполагала работу под открытым небом (главное, подготовить достаточно ровную площадку и оградить её забором).
РИТЭГ в естественной среде обитания вместе с подопечным ему маяком
Поэтому СССР в своё время наклепал более тысячи РИТЭГов разных модификаций. Большая часть (около 850 штук) отправилась обеспечивать морскую или речную навигацию (в основном на Северный морской путь, в суровые условия). 50 штук было отправлено на автоматические метеостанции (и на полярные станции в Антарктиду). Пригодились и на радиорелейных станциях для дальней радиосвязи, забирали их для своих нужд и военные.
Как же я люблю РИТЭГ, вот они слева направо — Бета-М, Гонг, ИЭУ-2М, Горн, Эфир-МА и… Сеностав!
Где-то полторы-две сотни таких установок создали и в США — строго говоря, первый РИТЭГ там и разработали в 1954 году. Применяли для тех же целей — навигация, электропитание арктического оборудования и радиолокационных систем в суровых условиях где-нибудь на Аляске или военные нужды.
Принадлежащий береговой охране США навигационный буй, в который как раз устанавливают РИТЭГ SNAP-7A со стронцием-90 внутри
Он же в естественной среде обитания где-то возле Балтимора. Фото из архива Министерства энергетики США
Кстати. По принципу действия РИТЭГ выглядит довольно простым — даже проще дизельного двигателя. Почему их тогда не начали делать все подряд? Закинул в бочку стронций, воткнул термопару, протянул провода — и получил батарейку на пару-тройку десятилетий!
Очевидная проблема — само ядерное топливо, стоимость которого составляет около 90 % от цены РИТЭГ. Упомянутые стронций-90 и плутоний-238 (как правило) производят в ядерных реакторах, что уже значительно сокращает число претендентов на их получение.
Кроме того, простота конструкции не гарантирует простоту производства.
В корпусе РИТЭГ для радиозащиты используется обеднённый уран (он хорошо блокирует радиоактивность из-за своего высокого атомного веса). Оболочка должна быть очень прочной, чтобы избежать разгерметизации радиоизотопного источника.
А термоэлектрический преобразователь нужно делать максимально качественным, чтобы его надёжности хватило на весь срок службы аппарата (напомню, что речь идёт о десятилетиях).
Здесь термоэлектрический преобразователь взят в качестве основного решения для примера — ну и потому что основная часть советских РИТЭГов для «земного» применения (упс, чуть забежали вперёд) была именно с ним. А вообще, к такому удобному источнику тепла можно прилепить хоть термоэмиссионный преобразователь, хоть термофотоэлектрический элемент, хоть двигатель Стирлинга как на американском ASRG (см. далее). Было бы желание.
Белые медведи встретили мирный атом. На фото РИТЭГ Эфир-МА, снабжающий электроэнергией радиомаяк на Северном морском пути
И вот сотни маяков, радиомаяков, метеостанций и прочих далеко стоящих штук запитаны нашими славными РИТЭГами.
Есть у них, конечно, и минусы — электрическая мощность невелика, потому что КПД термоэлектрической установки очень мал.
Да, электрическая мощность РИТЭГ, в зависимости от модели, составляет всего лишь десятки ватт. Но для интересующего нас навигационного оборудования этого хватит.
Всё, победа прогресса над трудностями? Празднуем очередной триумф науки и техники?
Нет. Пришли нехорошие люди и всё испортили.
Наш главный герой снимается в фильме «Как я провёл этим летом» (позади сидит какой-то мужик)
[Продолжение следует]
Автор - Александр Алещенко
Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!
Наука | Научпоп
9.7K постов83.2K подписчиков
Правила сообщества
Основные условия публикации
- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.
- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.
- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.
- Видеоматериалы должны иметь описание.
- Названия должны отражать суть исследования.
- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.
- Посты-ответы также должны самостоятельно (без привязки к оригинальному посту) удовлетворять всем вышеперечисленным условиям.
Не принимаются к публикации
- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.
- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.
- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.
Наказывается баном
- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.
- Попытки использовать сообщество для рекламы.
- Фальсификация фактов.
- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.
- Троллинг, флейм.
- Нарушение правил сайта в целом.
Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает и общество Пикабу.