Surse de energie radioizotopice sunt

1 Luând în considerare întregul lanț de dezintegrare al izotopilor de fiică cu durată scurtă de viață folosiți


Trebuie menționat faptul că alegerea unei surse de căldură izotopică este determinată în primul rând de gama de sarcini efectuate de sursa de energie și de momentul îndeplinirii acestor sarcini. O lipsă enormă de radioizotopi este faptul că eliberarea energiei lor nu poate fi controlată (oprită sau accelerată), este posibilă numai întreruperea fluxului de căldură de la convertizoare.







În plus față de uraniul-232, izotopii elementelor grele de transuraniu sunt de mare interes. în special plutoniu-238. curium-242, curium-244, curium-245 sau alți izotopi ai elementelor transuraniene precum californium-248, californium-249, californium-250, einsteiniu-254, fermiu-257 și un număr de izotopi mai ușoare, cum ar fi poloniu-208, poloniu-209, actiniu-227.

De interes sunt, de asemenea, diferiții izomeri nucleari și noile elemente supraevaluate propuse.

Caracteristicile economice ale celor mai importanți izotopi generatori

Date privind costul și producția de radioizotopi importanți

Producția în 1968 kW · (t) / an

Producția în 1980 kW · (t) / an

Costul în 1959 dolari / W

Odată cu dezvoltarea și creșterea energiei nucleare pe cel mai important generator de izotopi prețurile scad rapid, și crește producția de izotopi rapid, care predetermină expansiunea puterii radioizotop. În același timp, costul izotopilor produse prin iradiere (U-232, Pu-238, Po-210, cm-242 și altele.) Scade ușor, și industria de radioizotopi, prin urmare, multe țări au dezvoltat căutat modalități de scheme de mai rațională iradiere țintele, prelucrarea mai amănunțită a combustibilului iradiat. Într-o mare măsură, speranța de a extinde producția de izotopi sintetici sunt asociate cu creșterea reactoarelor pe sectorul neutroni rapizi și posibila apariție a reactoarelor de fuziune. În special, este reactoare rapid folosind cantități semnificative de toriu da speranța de a obține cantități comerciale mari de uraniu-232. Creșterea volumului producției de izotopi experți se conectează în primul rând cu creșterea în reactoarele de putere specifice, reduce pierderile de neutroni, neutroni crește Fluence, reducând timpul țintelor de iradiere, dezvoltarea unor cicluri continue de separare a izotopilor [3].

Atunci când se utilizează izotopi rezolvă în mare măsură problemele de eliminare a combustibilului nuclear uzat și a deșeurilor radioactive din deșeuri periculoase sunt transformate, nu numai o sursă suplimentară de energie, dar, de asemenea, o sursă de venit considerabile. Practic, prelucrarea completă a combustibilului iradiat este capabil să genereze fondurile care sunt comparabile cu costul energiei generate în timpul fisiunea uraniului, plutoniului și alte elemente.

Puterea totală a produselor de fisiune produse de centralele nucleare

Puterea electrică instalată pentru anul, MW

Puterea totală, MW

Capacitatea totală a reactorului, MW

Puterea totală a emisiilor de izotopi β și γ, kW

Materiale structurale și auxiliare pentru producția RIE

În producția surselor radioizotopi de energie sunt diferite materiale structurale și auxiliare cu specific fizico-chimice, proprietăți fizice mecanice și nucleare care permit dispozitivelor să crească eficiența și să asigure un înalt nivel de securitate ca și în timpul funcționării normale și în condiții de urgență.

Materiale structurale și materiale auxiliare:

  • Oțeluri cu rezistență ridicată: în funcție de scop.
  • Cupru. schimbătoare de căldură.
  • Luminat: titan. aluminiu. magneziu. Ytriu. beriliu și aliaje.
  • Protecția împotriva radiațiilor: Plumb. uraniu sărăcit [4]. boruri, cadmiu. Europa. gadoliniu. samarium și aliaje.
  • Călători de căldură. aliaje de bismut. mercur. cesiu. sodiu, potasiu, litiu, galiu etc. apa, etc.
  • Materiale termoelectrice. În funcție de modul de funcționare a temperaturii.
  • Diluanții izotopului de lucru: cupru. plumb. aur. Ytriu. nichel (diluarea izotopilor curiuici (până la 30% nichel)) într-un aliaj cu un izotop care să stabilizeze proprietățile, prelucrabilitatea, reduce radiațiile etc.
  • Mașini de lipit: pentru etanșare, comutație electrică, instalarea supapelor de schimb termic etc.

La crearea ingineri ghidate radioizotopi de energie caracteristicile maxime posibile ale materialelor și, prin urmare, cel mai bun rezultat final. În același timp, atunci când se creează un design, este necesar să se ia în considerare și factorii economici și pericolele secundare. De exemplu, atunci când se utilizează izotopi care emit alfa de lucru cu o energie specifică mare este adesea necesară pentru a dilua izotopilor de lucru pentru a reduce pierderile de căldură. Diluanții adecvați folosit diferite metale, în cazul izotopului sub forma unui oxid sau alt compus - făcut oxid de diluare inert adecvat, etc., trebuie luate în considerare particule reacțiile secundare emise de lucrarea radioizotopi cu imagini diluant ;. astfel încât, deși beriliu sau un compus refractar (oxid, carbură, borură) sunt convenabile ca diluant izotopilor beta activ (datorită înaltă conductivitate termică, de joasă densitate, căldură specifică ridicată), dar în contact cu sursa de izotop termic alfa activ devine extrem de periculoasă și o sursă extrem de puternică de neutroni - care, din motive de securitate, este complet inacceptabilă.

Prin proiectarea cochiliile protectoare de radiații gamma este materialele cele mai preferate conduc în primul rând (în vederea ieftinătate sale) și uraniu sărăcit (datorită capacității mult mai bine de a absorbi radiația gamma).

La crearea poloniu elemente radiativi instrumentale în diluarea jucat de faptul că poloniu. ca telurul. foarte volatile și necesită stabilirea unui compus chimic durabil cu orice element. Pe măsură ce aceste elemente conduc și ytriu sunt preferate deoarece ele formează un polonidy refractar și durabil. Aurul formează, de asemenea, un polonid extrem de manufacturable. utilizarea rentabilă a uraniului sărăcit pentru protecția împotriva radiațiilor gamma (eficiența de absorbție a raze gamma de uraniu este de 1,9 ori mai mult decât plumb), având în vedere necesitatea de a asimila stocurilor mari acumulate de uraniu sărăcit în domeniu.







Reglementarea modurilor de funcționare a surselor de energie radioizotope

Reglementarea radioizotop energiei reprezintă anumite dificultăți, datorită faptului că însăși sursa (radioizotopi) a stabilit parametrii de căldură, care afectează (pentru a accelera sau încetini) în tehnologie modernă nu este în prezent în măsură să. În același timp, este posibilă ajustarea parametrilor electricității generate (precum și presiunea gazelor de lucru sau a lichidelor). În prezent, toate metodele de reglare a surselor de energie radioizotope sunt următoarele:

  • Reglarea fluxului de căldură din radioizotop la convertizor.
  • Reglarea parametrilor puterii electrice generate.
  • Reglarea presiunilor organelor de lucru.

Modalități de dezvoltare și îmbunătățire a eficienței

Radioizotopii produși de industrie sunt destul de scumpe; în plus, unele dintre ele sunt produse până în prezent în cantități foarte mici din cauza dificultăților de obținere, separare, acumulare. Acest lucru se referă în primul rând la cele mai importante izotopii plutoniu-238, kyuriyu-242 și uraniu-232, ca fiind cea mai promițătoare set tehnologic și responsabil de bază a sarcinilor atribuite surselor de energie radioizotopi. În acest sens, în țările mari, cu energie și instalații pentru reprocesarea combustibilului nuclear iradiat dezvoltat există programe de acumulare și plutoniu de separare [5], și California, precum și de putere și un grup de profesioniști care lucrează în aceste programe [6].

Îmbunătățirea eficienței generatoarelor de radioizotopi se desfășoară în trei direcții:

  • Îmbunătățirea materialelor semiconductoare, a convertizoarelor de emisie.
  • Utilizarea de noi materiale pentru proiectarea schimbătoarelor de căldură și a altor unități (reducerea pierderilor de căldură).
  • Scăderea costului combustibilului (în acest sens, cerințele privind eficiența sunt oarecum reduse, deoarece materialele sunt mai ieftine și pot fi utilizate în cantități mari).

Sănătate, siguranță și caracteristici de mediu. Utilizarea generatoarelor

Surse de energie radioizotopice sunt

Generatorul sovietic distrus generator de radioizotopi BETA-M, folosit pe balize automate

Materialele radioactive utilizate în sursele de radioizotopi sunt substanțe foarte periculoase atunci când intră în habitatele oamenilor. Ele au doi factori dăunători: generarea de căldură, care poate duce la arsură și radiații radioactive. Mai jos este o serie de izotopi practic utilizați, precum și izotopi promițători, iar împreună cu timpul de înjumătățire sunt date tipurile de radiații, energie și intensitate energetică specifice.

Energiile radiațiilor și timpul de înjumătățire al surselor de căldură radioizotope utilizate și promițătoare:

Timpul de înjumătățire T 1/2

Energia de dezintegrare integrată a izotopului, kWh / g

Radioactivitatea unui generator termoelectric cu radioizotopi

Principalii factori periculoși care însoțesc utilizarea surselor de radioizotopi sunt [7]:

  • Penetrarea radiațiilor gamma, neutroni.
  • Formarea aerosolilor radioactivi (separarea izotopilor de radon și de vapori) în cazul scurgerii capsulelor cu izotopi.
  • Creșterea presiunii heliului în capsule cu izotopi alfa-activi (
200 kg / cm² și mai mare).
  • Perturbări ale conductelor cu agent de răcire activ (potasiu de sodiu etc.) care conduc la incendii și explozii.
  • Emisiile de vapori de mercur în generatoare de turbine cu vapori de mercur în caz de accident.
  • Măsuri de contracarare a producerii de pericole și accidente:

    • Aplicarea materialelor de construcție de înaltă calitate și durabile.
    • Protecție împotriva radiațiilor.
    • Utilizarea izotopilor puri (eliminarea impurităților elementelor ușoare în contact cu izotopii emițători pentru a preveni scăparea neutronilor).
    • Utilizarea celor mai puțin agresive și lichide de răcire active, sporesc rezistența structurii.

    Producătorii și furnizorii

    Domenii de aplicare a surselor de energie radioizotope

    Generator de radioizotopi al sondei Voyager

    Sursa de energie radioizotropică este utilizată acolo unde este necesar să se asigure autonomia echipamentului, fiabilitatea semnificativă, greutatea redusă și dimensiunile. În prezent, aplicațiile principale sunt spațiu (sateliți, stații interplanetare etc.), vehicule cu adâncime, zone îndepărtate (nordul extrem, marea deschisă, Antarctica). În general, pur și simplu vorbind, studiul "spațiului adânc" fără generatoare de radioizotopi este imposibil, deoarece la o distanță semnificativă de Soare nivelul energiei solare care poate fi utilizat prin intermediul fotocușilor este puțin redus. De exemplu, în orbita lui Saturn, iluminarea soarelui la zenit corespunde crepuscul pământului. În plus, la o distanță semnificativă de Pământ pentru transmiterea semnalelor radio de la sonda spațială necesită o putere foarte mare. Astfel, singura sursă posibilă de energie pentru nava spațială în astfel de condiții, pe lângă reactorul nuclear, este generatorul de radioizotopi.

    Aplicații existente:

    • Sondele interplanetare. Puterea electrică a vehiculelor spațiale.
    • Medicina: alimentarea cu stimulator cardiac etc.
    • Gestionarea energiei a farurilor și a geamandurilor.

    Perspective Domenii de aplicare:

    • Roboți androizi. Încălzire electrică. Ca sursă principală de energie.
    • Lasere de luptă bazate pe spațiu: Pomparea laserelor și încălzirea electrică.
    • Vehicule de luptă: Motoare puternice cu o resursă mare (vehicule de recunoaștere fără pilot - avioane și mini-ambarcațiuni, surse de alimentare cu elicoptere de luptă și aeronave, precum și tancuri și lansatoare autonome).
    • Stații de sonare cu sonde acvatice. furnizarea de energie pe termen lung a dispozitivelor nereturnabile.

    literatură

    notițe

    Urmăriți ce înseamnă "surse de energie radioizotope" în alte dicționare:

    SURSE RADIOISOTOPICE DE ENERGIE - surse de energie care convertesc energia eliberată în decaderea radioactivă a nuclidelor în alte tipuri de energie (de exemplu, termice, electrice). Puterea R. și. e. de obicei nu depășește mai multe. kW. Ele sunt folosite în zonele greu accesibile ale lumii și în ... ... Dicționarul politehnic mare encyclopedic

    Surse de alimentare radioizotop - Unul dintre sonda Cassini generator de radioizotopi generator de radioizotopi nave spațiale Noi Orizonturi surse radioizotopi de diferite dispozitive de energie de proiectare care utilizează energia eliberată în timpul radioactiva ... ... Wikipedia

    Generatoare termoelectrice radioizotopice - RTG (generator termoelectric radioizotop) este o sursă de energie electrică care utilizează energia termică a degradării radioactive. Stronțiul 90 este folosit drept combustibil pentru RTG-uri, iar plutoniul pentru generatoarele de energie înaltă este 238. ... ... Wikipedia

    SURSE NEUTRON - Acțiune de toate tipurile de N. și. se bazează pe utilizarea reacțiilor nucleare însoțite de scăparea de neutroni. Cele mai simple și. (fiola) conțin fie un nucleu de fuzionare spontană (de exemplu 252Cf), fie un amestec omogen de pulberi de Be și un nucleu activ ... ... Enciclopedie fizică

    RB 054-09: Regulamentul privind compoziția și conținutul raportului privind siguranța radiațiilor în organizațiile care utilizează surse radioactive - RB Terminologie 054 09: Dispoziții privind compoziția și conținutul raportului privind siguranța radiațiilor în organizații care utilizează surse radioactive: 1. echipamentul asociat (ASSO ) complexe, instalatii, aparate, echipamente si ... ... Dicționar-referință termenilor de documentație normativă și tehnică

    Izotop baterie - Una dintre sonda Cassini radioizotop generator de radioizotopi generatoare spatiale dispozitive de putere Noi Orizonturi radioizotop de diferite resurse de proiectare, folosind energia eliberată în timpul radioactiva ... ... Wikipedia

    baterie nucleară - Una dintre sonda Cassini radioizotop generatoare de generator de radioizotopi spatiale dispozitive de putere Noi Orizonturi radioizotop de diferite resurse de proiectare, folosind energia eliberată în timpul radioactiva ... ... Wikipedia

    Sistemul de alimentare cu energie al navei spațiale - Sateliți de comunicații prin satelit 1. Șase panouri solare sunt vizibile, fixate rigid pe corp. Pentru a maximiza puterea unei astfel de instalații, este necesară o orientare constantă a corpului aparatului pe Soare, care necesită dezvoltarea unui original ... ... Wikipedia

    Deșeuri radioactive - Acest termen are și alte semnificații, a se vedea RAO. În acest articol sau secțiune există o listă a surselor sau a ... Wikipedia

    LRW - Deșeuri radioactive (RW) care conțin elemente chimice radioactive și nu de valoare practică. Adesea, acestea sunt produse ale proceselor nucleare, cum ar fi fisiunea nucleară. Cea mai mare parte a deșeurilor radioactive este compusă din așa-numitul "slab activ ... ... Wikipedia







    Articole similare

    Trimiteți-le prietenilor: