РИТЭГи и дефицит плутония 238

[Кубик]

OlegN пишет:

vlad7308

пишет:

Александр Ч. пишет:

vlad7308 пишет:
а чей-то вы все схемки постите с преобразованием переменного тока?
надо-то - постоянный в постоянный

Даже внутри DC/DC входное постоянное напряжение преобразуется в выходное через переменное/импульсное    
но эффективное преобразование DC\DC до сих пор представляет собой задачу, до конца не решенную
в противном случае все ЛЭП были бы на DC

Дайте мне MOSFET на 10 Мегавольт! И я избавлю мир от трансформаторов в цепи ЛЭП ! (с) Хренушки . Гальваническую развязку никто не отменял.

Куда там с сердцем...мегазадачи пошли! ЛЭП на постоянном токе, кстати, были, только коронят нехудо..а транспорт на СВЧ по волноводам ещё не помянули..

[pkl]

Они и сейчас есть!

Так что у нас с космическими применениями?

[OlegN]

pkl пишет:
Они и сейчас есть!

Так что у нас с космическими применениями?

Да всё то-же ... Постоянный ток , от солнечных батарей , который преобразуется  по напряжению ,  или РИТЭГ-и , в Нужное. Переменка- должна присутствовать , иначе трудно преобразовывать , хотя - понижайки-повышайки , импульсные- КПД - под 90 % . А ЛЭП - так крутятся "фиговины" (всякие роторы)-  выход- переменка , удобнее преобразовывать,   но опять-же трансформаторы.

[pkl]

Эммм... не совсем понял Вас. Я про источники на том изотопе - у них есть какие-то перспективы?

[Salo]

http://spacenews.com/doe-to-crank-out-new-plutonium-238-in-2019/

DoE to Crank Out New Plutonium-238 in 2019
by Dan Leone — August 26, 2015

The U.S. Energy Department in 2016 plans to produce new plutonium-238 (above) for the first time in 27 years — but not every NASA mission that wants some will get some. Credit: Department of Energy  
 
LAUREL, Md. — The U.S. Department of Energy will start producing new plutonium-238 for deep space missions around 2019, but production will ramp up slowly, and NASA still has not committed to setting aside any of the isotope for small missions.
Early next year, the refinery at DoE's Oak Ridge National Laboratory in Oak Ridge, Tennessee will restart for the first time in 27 years to produce a test-batch of the isotope, which powers nuclear batteries needed for space missions that cannot rely on solar arrays, a DoE official told the NASA-chartered Outer Planets Assessment Group (OPAG) here Aug. 25.
If the sample tests cleanly, Oak Ridge will start pumping out bigger batches, beginning with 400 grams in 2019, Rebecca Onuschak, program director for infrastructure capabilities in DOE's Office of Space and Defense Power Systems, said in a presentation to OPAG. That amount is less than a third of the annual output NASA and the Energy Department were shooting for after Congress transferred the budget for critical parts of DoE's plutonium-handling infrastructure to the space agency in 2012.
 
Technicians at DoE's Oak Ridge National Laboratory work in a glove box where nuclear material, including plutonium-238, is handled. Credit: U.S. Department of Energy

"We'll gradually ramp up to the 1.5-kilogram rate as the funding becomes available," Onuschak said.
Based On current budget projections, DoE could produce 1.5 kilograms a year by the mid 2020s, Onuschak told a room full of scientists who specialize in exploring and studying outer solar-system planets — places that are easier to explore for extended periods with a plutonium-fueled spacecraft.
From 2012 through 2015, NASA will have spent just over $165 million on DoE's plutonium-handling infrastructure, and about $51.5 million on the production equipment and personnel, according to a slide presented Aug. 24 to the group by Jim Green, NASA's director of planetary science.
Plutonium-238 powers nuclear batteries, also known as radioisotope power supplies. The one NASA will rely on, for now, is the Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG), which requires 4 kilograms of Plutonium-238 to produce 110 watts of power. There is no nuclear reaction involved.
DoE refines the artificial element plutonium-238 at Oak Ridge. The fuel is pressed into pellets that can fit into MMRTGs at the department's Los Alamos National Laboratory in Los Alamos, New Mexico. Los Alamos will test the sample batch of plutonium-238 DOE hopes to produce next year, Onuschak said.
There are still 35 kilograms of useable plutonium-238 left in the U.S. stockpile for civil space missions, although only 17 kilograms of the material meet DoE's minimum energy requirements for space.
NASA's Mars 2020 rover, launching that year, will get about 4 kilograms. After that, DoE could fuel another three MMRTGs, although it would have to rely on some of the below-spec plutonium-238. The out-of-spec material would reduce mission life, but not make a mission unfeasible, said Onuschak.
If new plutonium-238 begins showing up in 2019, it can be blended with existing stock to replenish the old material's energy content. That would allow DoE to fuel additional nuclear batteries, although Onuschak could not say exactly how many.
Meanwhile, Green dropped hints about which post-Mars 2020 missions stand a chance of getting some plutonium-238.
Those proposing medium-sized, principal investigator-led missions under NASA's fourth New Frontiers competition, which will begin some time after Sept. 30, likely will get access to radioisotope power supplies, Green said. NASA also wants to reserve a cache of plutonium-238 for a possible mission to Uranus or Neptune in the late 2020s or 2030s, he said.
Small missions, however, maybe be out of luck, at least in the near-term.
When an OPAG audience member asked if NASA will provide a nuclear battery for the 14th mission in the agency's Discovery line of competitively awarded small solar-system probes, Green said only he would "consider" it.
For its 13th Discovery mission, competition for which is underway, NASA banned radioisotope power supplies. The winner of the competition, which NASA will select in 2016, will launch in 2021.

[pkl]

В продолжение темы про изотоп никеля:

Цикл исследований по разработке первых российских миниатюрных и долговечных ядерных источников питания (батарей) на основе изотопа никеля-63 с участием Томского политехнического университета (ТПУ) завершатся в 2016 году, сообщил журналистам заместитель генерального директора Госкорпорации Росатом Вячеслав Першуков.
Ранее в пресс-службе ТПУ сообщали, что ученые по заказу Горно-химического комбината (ГХК, Красноярский край) изготовят "начинку" для маломощных бета-вольтаических батарей. При помощи исследовательского реактора ТПУ ученые произведут из стабильного изотопа никель-62 изотоп никель-63, на основе которого можно создать так называемую ядерную батарейку, способную служить около 50 лет.

"Это маленькие батарейки, минивольты, основанные на кремниевой подложке с 63-м изотопом никеля. Работают специалисты. В 2016 году закончится цикл исследований",

– рассказал Першуков.

  http://www.atomic-energy.ru/news/2015/10/23/60669

[instml]

DOE update on Pu238 restart and pellet production – Alice Caponiti

http://www.lpi.usra.edu/opag/meetings/aug2015/presentations/day-2/10_ONUSCHAK.pdf

Solar Power and Energy Storage for Planetary Missions – Pat Beauchamp

http://www.lpi.usra.edu/opag/meetings/aug2015/presentations/day-2/11_beauchamp.pdf

Where do we need Radioactive Power Supplies? – Ralph Lorenz

http://www.lpi.usra.edu/opag/meetings/aug2015/presentations/day-2/12_lorenz.pdf

[pkl]

Спасибо, интересные ссылки. Особенно средняя. Что, получается, даже у Юпитера с Сатурном солнечные батареи начали теснить РИТЭГи?

[pkl]

Теснят, да не вытеснят:

Первые успешные попытки произвести плутоний были произведены на реакторе в Южной Каролине в 2013 году, однако первые значимые количества плутония-238 – около 50 грамм изотопа – были получены только сейчас. Для сравнения, один радиоизотопный генератор космического корабля или ровера требует около 20-30 килограмм плутония.
По текущим оценкам Министерства энергетики, реактор в Южной Каролине будет производить около 300-400 грамм плутония в год, и после модернизацции выйдет на показатель в 1,5 килограмма плутония в год.

 http://www.atomic-energy.ru/news/2015/12/24/62209

[pkl]

И опять про никель-62:
 http://www.atomic-energy.ru/news/2015/12/28/62269
К лету следующего года обещают сделать.

[Liss]

В Ок-Ридже изготовили первые 50 граммов пробной партии.

Oak Ridge Scientists Produce First Plutonium-238 in 30 years

A joint NASA-DOE effort to restart production of plutonium-238 has borne its first fruit: a 50 gram demonstration batch created at Oak Ridge National Laboratory. Although this development comes as a relief to those concerned about the U.S.' dwindling supply of plutonium-238 essential for powering deep space missions, some in Congress are still seeking details on potential ways to reduce demand for the material by using more efficient technologies such as advanced Stirling generators.

On Dec. 22, the Department of Energy (DOE) announced in a press release that for the first time in 30 years, the U.S. produced plutonium-238. The demonstration batch of 50 grams created by scientists at Oak Ridge National Laboratory represents an important step toward producing the plutonium necessary to power NASA's future deep space exploration missions. This production of Pu-238 also involves Idaho National Laboratory, which provides the necessary neptunium-237, as well as Los Alamos National Laboratory, which will store the plutonium oxide produced by Oak Ridge.

To date, NASA has spent over $200 million to support this restart.

The U.S. currently has 35 kg of Pu-238 reserved for civil space purposes, with an unspecified additional amount reserved for national security purposes. Only about 17 of the 35 kg is of sufficient quality for use in a RPS. However, the remaining material could perhaps still be used if blended with newly produced Pu-238. The press release indicates that DOE hopes to scale up production initially to 0.4 kg per year and eventually to an average of 1.5 kg per year. According to a statement by a DOE official during a presentation to NASA's Outer Planets Assessment Group, DOE expects to reach a 0.4 kg per year output by 2019 and a 1.5 kg per year output by the mid-2020s based on current budget projections.

[Salo]

http://ria.ru/science/20160303/1383572751.html

Ученые МИСиС придумали новый способ создания "ядерной батарейки"
11:39 03.03.2016 
Группа ученых разработала технологию создания преобразователей энергии бета-излучения никеля-63 в электрическую энергию на основе монокристаллов пьезоэлектриков.
 
МОСКВА, 3 мар — РИА Новости. Специалисты Национального исследовательского технологического университета "Московский институт стали и сплавов" (МИСиС, Москва) разработали новую технологию создания "ядерных батареек" на основе радиоактивного изотопа никель-63, которые могут найти применение в разных областях – от медицины до космических исследований, сообщила пресс-служба вуза.
Свойства никеля-63 делают его очень удобной основой миниатюрных, безопасных и маломощных так называемых бета-вольтаических батарей с длительным сроком службы (более 50 лет). Они могут применяться, в частности, для создания кардиостимуляторов и автономных источников питания с длительным сроком работы для энергоснабжения космических спутников. Никеля-63 в природе не существует, поэтому его получают облучением нейтронами изотопа никель-62 в ядерном реакторе с дальнейшей радиохимической переработкой и разделением на газовых центрифугах.
Группой ученых МИСиС под руководством заведующего кафедрой материаловедения полупроводников и диэлектриков профессора Юрия Пархоменко разработана технология создания преобразователей энергии бета-излучения никеля-63 в электрическую энергию на основе монокристаллов пьезоэлектриков для использования в составе автономных бета-вольтаических батарей переменного напряжения.
"Применение импульсных источников питания (они накапливают и отдают заряд) позволяет преодолеть ограничения, вызванные малой мощностью бета-вольтаических ядерных батареек", — отметил Пархоменко, слова которого цитируются в сообщении.
В России уже реализуется проект по созданию источников тока на основе никеля-63. В него входят ряд организаций, возглавляет проект предприятие Росатома "Горно-химический комбинат" (Железногорск, Красноярский край). Ранее сообщалось, что нарабатывать никель-63 для этого проекта планируется в исследовательском реакторе ИРТ-Т Томского политехнического университета. За создание промышленного оборудования для обогащения никеля по этому изотопу отвечает еще одно предприятие Росатома — Электрохимический завод в Зеленогорске (Красноярский край).
По планам, первый прототип "ядерной батарейки" в рамках этого проекта должен быть изготовлен в 2017 году.

[pkl]

И снова ядерные батарейки! Теперь на углероде-14:

В Самаре хотят создать ядерную батарейку со сроком службы в 100 лет

12:32    04.10.2016

© Fotolia/ Oleksandr

САМАРА, 4 окт  — РИА Новости, Екатерина Калашникова. Самарские ученые работают над созданием ядерной батарейки, которая сможет работать 100 лет, сообщает пресс-служба Самарского университета имени Королева.
"Ученые Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева разработали технологию, которая позволяет создать батарейку со сроком службы более 100 лет", — отмечается в сообщении.
Как сообщает пресс-служба вуза, технология базируется на идее преобразования энергии, которую излучает радиоактивный источник, в электрическую энергию. Радиоактивный изотоп испускает поток электронов, и они генерируют электрическую энергию. Благодаря возникновению электрона изотопа, который генерирует источник бета-излучения, ученые создают аналоги фотопреобразователя, при этом не используя солнечный свет.

Над созданием источников питания, которые могли бы работать за счет энергии радиоизотопов, сейчас трудятся ученые по всему миру. Экспериментальные образцы ядерных батареек существуют и в России, и в Швейцарии, и в США. Преимущество разработок самарских ученых заключается в том, что создаваемый на основе их технологии продукт будет отличаться экологичностью, дешевизной и длительным периодом эксплуатации.

Эти преимущества обеспечиваются за счет применения в новой батарейке углерода-14 в качестве радиоактивного источника. Период полураспада этого элемента составляет 5700 лет. Углерод-14 нетоксичен и отличается низкой стоимостью.
Второе отличие разработки ученых Самарского университета состоит в том, что в качестве "подложки" под радиоактивный элемент  используется принципиально новая структура – пористая карбидокремниевая гетеро-структура. Неоспоримым плюсом карбидокремниевой структуры также является ее устойчивость к радиации. При излучении изотопа она остается практически неизменной, что и позволяет говорить о том, что батарейка, изготовленная в Самаре, будет работать неограниченно (по меркам человеческой жизни) долгое время.

Областью применения "вечных" батареек, в первую очередь, являются "технологии будущего". Благодаря своим компактным размерам эти источники питания идеально подойдут для различного рода датчиков в автоматизированных системах управления и контроля, в том числе для бесперебойного мониторинга нефте- и газопроводов в течение всего их жизненного цикла в труднодоступных регионах Сибири, Дальнего Востока и Арктики.

Широкие возможности для использования новых батареек открываются в медицине, в частности, в кардиологии. Для кардиобольных остро стоит проблема замены элементов питания в датчиках кардиостимулятора, задающих ритм сердца. Повторную операцию могут выдержать далеко не все пациенты, и зачастую срок их жизни ограничен сроком работы кардиостимулятора.
"Исследования ученых Самарского университета по разработке новой технологии создания элементов питания, работающих на радиоактивных изотопах, начались еще полтора десятка лет назад. Получен патент на технологию изобретения новых полупроводниковых структур для получения электрической энергии за счет радиоизотопов. Получение опытного образца нового элемента питания запланировано на октябрь-ноябрь этого года", — отмечается в сообщении.

  https://ria.ru/science/20161004/1478451577.html

[Кубик]

pkl - цитата: . Благодаря возникновению электрона изотопа, который генерирует источник
бета-излучения

Лихо загнуто..Однако такие батарейки уж лет за 50, а в книжках, даже Детгиза, и больше существуют..Новая конструкция - хорошо, порадуемся..

[pkl]

За что купил на РИА-новости, за то и продаю. В конце-концов, я это выкладываю в т.ч. и чтобы умные люди объяснили, насколько это реалистично!

[Кубик]

 Реалистичность принципа вне сомнений, а конструктивная надёжность и долговечность - время покажет..

[Дмитрий Инфан]

И мощность низковата. Идеальный источник энергии будет, если его хватит на целую квартиру.

[Кубик]

Дмитрий Инфан пишет: И мощность низковата. Идеальный источник энергии будет, если его хватит на целую квартиру.

Товарищ пошутил?   И на чью квартиру?

[Дмитрий Инфан]

Кубик пишет:
И на чью квартиру?

Например, мою.

[Chilik]

Дмитрий Инфан пишет:
Например, мою.

Себя пожалейте.
Бета-распад - это испускание быстрого электрона. Для углерода-14 полная энергия распада около 150 кэВ, там энергия делится между электроном и антинейтрино, но электронов с энергиями в десятки кэВ будет много. Если большая мощность батарейки (в моей квартире вводной автомат на 50 А, т.к. около 10 кВт) - то это будет рентгеновский источник, как в больничке (учитывая то, что в больничке он включается на доли секунды раз в 15 минут, а батарейка гудит постоянно). Но в больничке лаборант носит освинцованный фартук и уходит на пенсию досрочно. Оно в квартире надо? Заведомо найдутся приложения, где такой источник будет иметь смысл. Но выбор всегда будет сопровождаться раздумьями на тему плюсов и минусов.