Отечественные РИТЭГ

[Suzeren]

Производятся ли еще в России? Используются ли на Российских КА? :roll: Есть ли среди них образцы с большой выходной мощностью (более 200Ватт)?

[Старый]

Насколько я понимаю образцы испльзовавшиеся на двух ранних Космосах остались единственными?

[Suzeren]

Я конечно не интересовался у своих коллег, что там и как было... какая выходная мощность была, какие цели преследовались и т.п.

В последующие годы велось создание РИТЭГ повышенной мощности и увеличенного ресурса, которые можно было бы использовать на луноходах и автоматических межпланетных станциях (АМС). К сожалению, нет достоверной информации о всех отечественных КА, на борту которых находились РИТЭГ различных модификаций. Кроме уже упомянутых "Космоса-84" и "Космоса-90", радиоизотопные термоэлектрические генераторы были установлены на "Луноходе-1" и "Луноходе-2", доставленных на поверхность нашего естественного спутника АМС "Луна-17" (04691 / 1970 095А) и АМС "Луна-21" (06333 / 1973 001А) соответственно, еще одном "Луноходе", разбившемся при аварийном старте 19 февраля 1969 г., на АМС типов "Венера", "Марс", "Вега", "Фобос", запущенных в период 1969-1996 гг.
    Последние РИТЭГ (2 штуки, модель РИТЭГ-238/0,2 "Ангел") были установлены на борту АМС "Марс-8" (24656 / 1996 064А), запущенной 16 ноября 1996 г. Ракета-носитель "Протон-К" успешно вывела аппарат на околоземную орбиту, но большего сделать не смогла – сутки АМС кружила вокруг Земли, а затем возвратилась на родную планету. Красная планета, являвшаяся целью миссии, так и не была покорена, Запуском "Марса-8" пока заканчивается история использования РИТЭГ в космосе.

Вот тут прочитал

Но вообще штука полезная. К примеру, если Солнечные батареи у Земли дают 2КВт, то они же у Марса дают уже более чем в 2 раза меньше энергии... Дальше лететь - еще хуже. С другой стороны, если лететь к Солнцу, то там тоже не очень хорошо... Аппарат можно закрыть экраном, а вот батареи просто обуглятся.

[Старый]

радиоизотопные термоэлектрические генераторы были установлены на "Луноходе-1" и "Луноходе-2",

Достаточно!

[Suzeren]

Достаточно!

Был там РИТЭГ на 3,5Ватта

[Старый]

Достаточно!

Был там РИТЭГ на 3,5Ватта

Секретный о котором никто не знает?

[Suzeren]

Секретный о котором никто не знает?

Почему никто? :shock: По-моему, все знают...

ТТХ лунного самоходного аппарата «Луноход-1»:
Масса лунохода   –                                                      756 кг
Движитель –                                                                 колесный
Колесная формула –                                                    8х8
Скорости движения
        первая –                                                                0.8 км/ч
        вторая –                                                                2 км/ч
База –                                                                            1705 мм
Колея –                                                                         1600 мм
Просвет –                                                                     380 мм
Трансмиссия –                                                             электрическая с индивидуальным      
                                                                                              приводом колес
Способ поворота –                                                      бортовой
Количество видео камер –                                          2 шт
Мощность СБ –                                                           40 Вт
Площадь СБ-                                                               0,36 м2
Емкость АБ  –                                                             300 Втч
Мощность РИТЭГ –                                                   3,5 Вт

Кемурджиан А.Л., Громов В.В., Кажукало И.Ф.  Планетоходы. - М: Машиностроение, 1993.

[Старый]

Не вижу в этих ТТХ мощность изотопного нагревателя.

[Старый]

Чтото площадь и мощность СБ тоже удивляют. Он вобще о каком Луноходе?

[Suzeren]

Wiki

На космических аппаратах «Космос-84», «Космос-90» (1965 г.), использовались радиоизотопные генераторы «Орион-1» и «11К» на основе полония-210.[1] На аппаратах «Луноход-1» (1970 г.), «Луноход-2» (1973 г.) использовались радиоизотопные источники тепла на основе полония-210.

Wiki

Герметичный корпус лунохода является основной частью конструкции и служит для размещения аппаратуры бортовых систем и защиты её от воздействия окружающей среды. Корпус выполняет также роль несущей конструкции шасси и служит для крепления на нём элементов ходовой части. Корпус имеет форму усечённого конуса с выпуклыми верхним и нижним днищем. С целью уменьшения массы корпус изготовлен из магниевых сплавов. Верхняя поверхность корпуса используется как радиатор-охладитель системы терморегулирования, закрываемый на ночь крышкой с солнечной батареей для сохранения тепла. Корпус лунохода для сохранения тепла покрыт снаружи теплоизолирующим покрытием, толщиной около 20 см. Для обогрева аппаратуры применялся радиоизотопный источник тепла, содержащий ампулы с полонием-210. Источник был вынесен за пределы корпуса. Использовалась активная двухконтурная система терморегулирования.

Да, c площадью явно "очепятка" 3,5 квадрата - более правдиво. :lol:

Но это не суть важно. Речь не о нагревателях радиоизотопных, а о мощных РИТЭГ на которых можно летать

[Старый]

Вот и я говорю что Кемурджиан и Ко много разного и удивительного насочиняли о Луноходах, что теперь "все знают", включая водно-испарительную систему охлаждения.
 А тем временем кроме двух упомянутых Космосов РИТЭГов больше не было.
 Разве что где-нибудь на пенетраторах Марса-8...

[Suzeren]

Вот и я говорю что Кемурджиан и Ко много разного и удивительного насочиняли о Луноходах, что теперь "все знают".

Т.е Вы однозначно утверждаете, что никаких капсул с полонием-210 в системе СОТР на Луноходах не было? Или это утверждение касается именно РИТЭГов в том отношении, что они входили в состав СЭС КА?

P.S. Что-то даже сам себя заинтриговал... Пойду спрошу что было на Фобосах, Веге и проч. :lol: Хотя, может Владимир меня опередит и скажет как оно там было. :wink:

[Старый]

Т.е Вы однозначно утверждаете, что никаких капсул с полонием-210 в системе СОТР на Луноходах не было? Или это утверждение касается именно РИТЭГов в том отношении, что они входили в состав СЭС КА?

Я утверждаю что радиоизотопные нагреватели на Луноходах не были РИТЭГами. Если конечно ваше понимание букв "Э" и "Г" в слове "РИТЭГ" близко к общепринятому.

P.S. Что-то даже сам себя заинтриговал... Пойду спрошу что было на Фобосах, Веге и проч. :lol:

Ну спросите. Про Вегу особо занимательно. Можете даже про водноиспарительное охлаждение Лунохода спросить, тоже занимательно.

[sleo]

Александр Железняков   ЯДЕРНОЕ СОЗВЕЗДИЕ: ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ЯДЕРНЫМИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ

Первый опыт их применения в космосе датируется второй половиной 1965 г., когда были запущены два экспериментальных спутника связи типа "Стрела-1" (11Ф610). Один из них, получивший официальное наименование "Космос-84" (01574 / 1965 070Е), стартовал с космодрома Байконур 3 сентября, а другой, названный "Космосом-90" (01588 / 1965 073Е), опять же с Байконура 18 сентября. На борту обоих КА были размещены радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГ) "Орион-1", содержащие полоний-210. Вес генераторов составлял 14,8 кг, электрическая мощность 20 Вт, срок работы – 4 месяца.
    Это был эксперимент, который прошел довольно успешно. Вместе с тем, несмотря на небольшие размеры, простоту и относительную безопасность в эксплуатации, широкого распространения РИТЭГ в космосе не получили. В первую очередь это было обусловлено тем, что для различных КА разрабатывались устройства, конструктивно отличавшиеся друг от друга применявшимися изотопами, термоэлектрическими материалами и рядом других параметров. Это существенно усложняло и удорожало процесс создания подобных установок. Если добавить, что они обладали низкой энергоемкостью, то станет понятным, почему их применение было ограничено.
    В последующие годы велось создание РИТЭГ повышенной мощности и увеличенного ресурса, которые можно было бы использовать на луноходах и автоматических межпланетных станциях (АМС). К сожалению, нет достоверной информации о всех отечественных КА, на борту которых находились РИТЭГ различных модификаций. Кроме уже упомянутых "Космоса-84" и "Космоса-90", радиоизотопные термоэлектрические генераторы были установлены на "Луноходе-1" и "Луноходе-2", доставленных на поверхность нашего естественного спутника АМС "Луна-17" (04691 / 1970 095А) и АМС "Луна-21" (06333 / 1973 001А) соответственно, еще одном "Луноходе", разбившемся при аварийном старте 19 февраля 1969 г., на АМС типов "Венера", "Марс", "Вега", "Фобос", запущенных в период 1969-1996 гг.
    Последние РИТЭГ (2 штуки, модель РИТЭГ-238/0,2 "Ангел") были установлены на борту АМС "Марс-8" (24656 / 1996 064А), запущенной 16 ноября 1996 г. Ракета-носитель "Протон-К" успешно вывела аппарат на околоземную орбиту, но большего сделать не смогла – сутки АМС кружила вокруг Земли, а затем возвратилась на родную планету. Красная планета, являвшаяся целью миссии, так и не была покорена, Запуском "Марса-8" пока заканчивается история использования РИТЭГ в космосе. Не исключено, что через несколько лет о них вспомнят. Но произойдет это лишь в том случае, если удастся реализовать программу "Фобос-Грунт", предусматривающий доставку на Землю образцов породы с поверхности спутника Марса – Фобоса.

[Suzeren]

Последние РИТЭГ (2 штуки, модель РИТЭГ-238/0,2 "Ангел") были установлены на борту АМС "Марс-8" (24656 / 1996 064А), запущенной 16 ноября 1996 г.

http://www.vniief.ru/directions/grazrab/catalog/isten/razr/angel.html

[Старый]

Вобщем легенда о РИТЭГах на Луноходах пошла гулять...

[Suzeren]

Вобщем легенда о РИТЭГах на Луноходах пошла гулять...

Ну почему, если говорить о РИТЭГах как об источниках энергии не уточняя при этом, о какой идет речь - электрической или тепловой, то выйдет что не легенда даже.

[Старый]

Ну почему, если говорить о РИТЭГах как об источниках энергии не уточняя при этом, о какой идет речь - электрической или тепловой, то выйдет что не легенда даже.

Тогда "ЭГ" из названия прийдётся выбросить и всё в порядке.

[Suzeren]

Вообще, прикинуть если так... то ой-ой... не выйдет делать ничего на наших РИТЭГах.

Ну даже если мощность передатчика делать... нуу... 50 Ватт (лучше больше) :roll: Лететь в ГС... сколько-то надо еще тратить на обогрев... На маховики, если аппарат мелкий по минимуму 8Ватт на стабилизацию, 60Ватт на переориентацию... даже если Бог с ней с переориентацией... а еще на науку сколько-то, на камеры... эхх...
В общем выходит что как обычно, меньше 200 Ватт ну никак нельзя.

[Старый]

А ведь на Луноходе ещё анализатор грунта стоял работающий на радиоизотопе. Можно и его в Ритэги записать...

[Suzeren]

А ведь на Луноходе ещё анализатор грунта стоял работающий на радиоизотопе.

Значит и на Фобос-грунте тоже есть :lol:

[Старый]

Вообще, прикинуть если так... то ой-ой... не выйдет делать ничего на наших РИТЭГах.

У тех "Орионов" на двух Космосах мощность ритэгов была настолько мала что они не могли питать пердатчики напрямую. Поэтому бОльшую часть полёта ритэги заряжали аккумуляторы, а уж в сеансах связи аккумуляторы питали аппаратуру.
 Вобщем от чего хотели избавиться на то и напоролись.

[Старый]

А ведь на Луноходе ещё анализатор грунта стоял работающий на радиоизотопе.

Значит и на Фобос-грунте тоже есть :lol:

А на Марсе-8 было натыкано десятка два маленьких плутониевых таблеток для подогрева разных узлов. Если их все посчитать как Ритэги то можно и американцев обойти по общему количеству!

[Suzeren]

В общем от чего хотели избавиться на то и напоролись.

Странные аккумуляторы, выходит у них зарядная мощность была достаточно мелкой...  :roll: Что, вообще говоря, не особо характерно... ну да ладно.

[Старый]

Странные аккумуляторы, выходит у них зарядная мощность была достаточно мелкой...  :roll: Что, вообще говоря, не особо характерно... ну да ладно.

Чево странного то? А как обычные спутники - полвитка заряжаются - полвитка разряжаются...

[Suzeren]

Ну например, что бы аккумулятор начал заряжаться, надо 4 А с напряжением в 28 В, а это 112 Ватт.

[Старый]

Ну например, что бы аккумулятор начал заряжаться, надо 4 А с напряжением в 28 В, а это 112 Ватт.

Так, стоп. Аккумуляторы 12САМ28 заряжают 10 часов 10%-м током т.е 2.8А, чтото не сходится у вас...

[Suzeren]

Так, стоп. Аккумуляторы 12САМ28 заряжают 10 часов 10%-м током т.е 2.8А, чтото не сходится у вас...

Я говорю про те, которые я знаю Даже если Ваш взять, то 2,8А на 28 Вольт = 78.4 Ватта... Это уже неплохой такой РИТЭГ

[Старый]

Я говорю про те, которые я знаю Даже если Ваш взять, то 2,8А на 28 Вольт = 78.4 Ватта... Это уже неплохой такой РИТЭГ

Я думаю что в ту Стрелу 12САМ28 никак бы не залез. Так что аккумулятор наверно был маленький и ток у него маленький...

[Frontm]

http://www.niai-istochnik.ru/catalog.php?id=4

[Salo]

http://www.vniitfa.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=144&Itemid=1

В 70-х годах прошлого столетия возникла острая необходимость в высоконадежных, малогабаритных источниках электроэнергии, по размерам аналогичным элементам питания типов АА, ААА, или Крона, но имеющих существенно более высокую энергоемкость и срок службы более 10 лет.


Рисунок 6. Электрокардиостимуляторы с питанием от РИТЭГ

В частности, очень остро стояла проблема создания источников питания для имплантируемых в организм человека электрокардиостимуляторов.

Было признано, что одним из путей решения этой проблемы является разработка малогабаритных радионуклидных термоэлектрических генераторов микро-милливаттной мощности с использованием радионуклидных источников тепла на основе плутония-238.

Разработка такого РИТЭГ типа РИТМ-МТ была осуществлена в 1972 году, и на его основе был разработан радиоизотопный имплантируемый электрокардиостимулятор РЭКС-А1.

В дальнейшем была разработана достаточно большая номенклатура РИТЭГ микро-милливаттной мощности создано их промышленное производство.

В создании этих генераторов участвовали Нелидов В.В., Пустовалов А.А., Лазаренко А.А., Шаповалов В.П. , Платов А.И. и др.

Для получения приемлемых значений выходного напряжения РИТЭГ (на уровне 0,5 – 1,0 В) при значении выходной электрической мощности на уровне 1,0 мВт необходимо иметь термобатарею, содержащую большое количество (около 100) последовательно соединенных термоэлементов, состоящих из ветвей, имеющих очень высокое отношение длины ветви к площади ее поперечного сечения.

Для производства таких ТЭБ в институте была разработана технология производства монолитных микромодульных термобатарей. В процессе производства таких термобатарей изготовитель имеет дело исключительно с пластинами и рядами ветвей или рядами термоэлементов в виде пластин, что существенно упрощает весь технологический процесс.

Серийное производство микромодульных термобатарей для РИТЭГ микро-милливаттной мощности было создано в Сухумском физико-техническом институте.

Последняя реализованная разработка малогабаритного РИТЭГ микро-милливаттной мощности с применением монолитных микромодульных ТЭБ во ВНИИТФА относится к 1995 году.

Имеется в виду РИТЭГ, разработанный в рамках государственной программы «МАРС-96» для использования в качестве источника электропитания аппаратуры пенетратора. Ведущим специалистом-разработчиком этого генератора был Шаповалов В.П. Разработка РИТЭГ основывалась на базе микромодульных ТЭБ, изготовленных предприятием пос. Правда, Московской области, которое к этому времени освоило технологию их производства.

Результаты работ института неоднократно демонстрировались на различных международных выставках и опубликовывались в СМИ.

[instml]

На двух МАС Марс-96 РИТЭГи тоже были.

Бесславный конец миссии "Марс-96" сопровождался шумным международным спектаклем под названием "Русский плутоний падает на Австралию". Суть происходившего в следующем.

На каждой малой автономной станции и на каждом пенетраторе КА "Марс-96" были установлены радиоизотопные термоэлектрические генераторы, работающие на плутонии-238, для питания этих автономных аппаратов на поверхности Марса. Гендиректор организации-разработчика Алексей Антонович Пустовалов продемонстрировал корреспондентам макет генератора, а также капсулы с изотопом, предназначенной для обогрева научной аппаратуры. Всего, как сказал на пресс-конференции 18 ноября Ю.Г.Милов, на станции находилось около 270 г плутония. На каждой из MAC имеется четыре капсулы по 15 г изотопа в каждой — две для питания, две для обогрева. На каждом пенетраторе — пять капсул, из них две для питания и три для обогрева. Активность каждой капсулы — 280 кюри.

http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/content/numbers/137/06.shtml#11

[Salo]

http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=1179

[12/12/2007]    
От Сухума - дальнему космосу[/size]

Интересы Росатома и Роскосмоса смыкаются  в решении проблем прямого преобразования тепловой энергии, прежде всего атомной, в электрическую. Академик международной термоэлектрической академии Евгений Павлович Сабо, зам. директора по научной работе дочернего предприятия Сухумского физико-технического института (СФТИ) «ЭРА», уверен, что их разработки найдут применение в энергообеспечении космических полетов.

В. То есть исследования продолжаются в тех же направлениях, которые были свернуты?

О. Принципиально есть несколько способов преобразования тепловой энергии в электрическую. Традиционные динамические системы «турбина–генератор» эффективно преобразуют тепловую энергию, но имеют очень ограниченный срок эксплуатации из-за изнашивания трущихся механических деталей.

Второе направление – термоэмиссионное. Эти системы разрабатывались у нас: катодные и анодные узлы СФТИ были в последствии переданы в ФЭИ г. Обнинска и в НПО «Луч», где были созданы ЯЭУ «Топаз» и «Енисей». «Топаз» даже продавали американцам. Эти установки характеризовались высокой удельной мощностью и летали в космос, т.е. были испытаны в реальных условиях. К их недостаткам следует отнести также ограниченный срок службы. Поскольку там достаточно высокие температуры – более 1600 оС, все диффузионные процессы протекают очень активно, вследствие чего через год  узлы преобразователя выходят из строя.

В термоэлектрических преобразователях температуры намного ниже (в ЯЭУ «Бук» ~700оС), ниже удельная мощность и КПД хотя и не очень существенно, если сравнивать КПД ЯЭУ «Енисея» - 7 % и нашего «Бука» - около 6 %. Но термоэлектрические системы могут долго работать как в космосе, так и на Земле. Это доказано на примере радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РИТЭГ). В этих источниках ампулы с радиоактивным изотопом, к примеру, плутонием, период полураспада которого 86,4 лет, длительное время излучают тепло, которое преобразуется в электроэнергию. По этому пути пошли американцы в своих программах энергообеспечения полетов в дальний космос. Чтобы получать информацию с космических аппаратов, они продолжают использовать РИТЭГ на плутонии исходной электрической мощностью 300 Вт, что достаточно для питания аппаратуры связи в течение очень длительного времени.

В. Ваш «Бук» был устроен аналогично?

О. В «Буке» источником тепла служил атомный реактор, а в первых отечественных аналогичных РИТЭГ космического назначения «Лимон», «Орион» использовался более энергоемкий короткоживущий изотоп – полоний. Эти РИТЭГ были успешно использованы на первых спутниках серии «Космос». Термоэлектрические преобразователи для РИТЭГ разрабатывались и изготавливались в Сухуме. Созданные затем многочисленные наземные РИТЭГ  для питания маяков и других навигационных устройств работали на стронции-90. Их срок службы был более 20 лет без замены радиоизотопного источника.

В. Почему решили использовать стронций-90?

О. Он нарабатывается в ядерных реакторах, его хранение или захоронение представляет собой определенную проблему. Поэтому применение изотопа было экономически оправданным до тех пор, пока не появились охотники за цветными металлами. Даже в труднодоступных районах – в тундре вдоль северного морского пути – находились такие. При этом, конечно, они сами получали изрядную дозу облучения, не говоря о том, что дальнейшая судьба радиоизотопного источника  уже не контролировалась. В общем, на международном уровне было принято решение о замене таких навигационных приборов и утилизации источников излучения. Таким образом, это направление деятельности СФТИ сейчас - будем надеяться, временно -  не востребовано.

В. Чего нельзя сказать о ЯЭУ для космоса. Я читала интервью с одним из руководителей НАСА, где он говорил о том, что разработку системы энергообеспечения полетов в дальний космос, можно заказать в России.

О. Возможность использования ЯЭУ в электродвигательных установках космических аппаратов рассматриваются у нас сотрудниками Энергокосмоса, ГНЦ  РФ ФЭИ, ГНПО «Луч» и др., которые докладываются на международных конференциях последних лет. Есть продуктивные идеи с использованием термоэлектрического преобразования, обеспечивающим электроэнергией жизнедеятельность всех систем летательного космического аппарата. Мы уже под эту систему выбираем технические решения для создания преобразователя с оптимальными весогабаритными характеристиками. От плоских систем, которые были использованы в преобразователе «Бук» мы перешли к кольцевым термоэлектрическим батареям. Они получились более легкими и компактными, эта работа продолжается при поддержке Росатома.

Кроме того, мы продолжаем работу с радиоизотопными термоэлектрическими преобразователями. Сейчас на постсоветском пространстве никто кроме СФТИ не занимается этими проблемами. У нас есть немалый опыт, сохранились специалисты, оборудование и запас некоторых материалов. Используя все это, мы продолжаем работу и к нам обращаются за помощью, например, Китай и Евросоюз, который также определился со своей марсианской космической программой. В рамках этих программ планируется использование радиоизотопного термоэлектрического генератора. Мы являемся одними из претендентов на эту разработку, и сейчас готовим опытные демонстрационные образцы термоэлектрических преобразователей с повышенным КПД для того, чтобы представить их Еврокомиссии.

[Salo]

Государственное Научно-производственное объединение «Сухумский физико-технический институт» (ГНПО «СФТИ»)
История:

Термоэлектрическое преобразование энергии


Работы по этому направлению начали проводиться в СФТИ с 1958 года в рамках программы освоения космоса и включают  как материаловедческие исследования, так и  организацию производства преобразователей различного назначения. Основной целью первого периода (1958-71 гг) было создание высокоэффективных полупроводниковых материалов и термоэлектрических сплавов высоко-, средне- и низкотемпературного диапазона; разработка низкоомных ресурсоспособных коммутационных переходов; антисублимационных покрытий;  теплоконтактных электроизоляционных узлов; физические и физико-химические исследования полученных материалов;  разработка математических методов расчета конструкции термопреобразователей и их параметров.
   Результаты НИОКР, полученные на этом этапе,  позволили создать:
   - термогенераторы импульсного действия, предназначенные для использования их в качестве бортовых источников энергии и датчиков электрических команд;
-первый в стране термогенератор с изотопным источником тепла  - установка «Лимон-1» мощностью  10 Вт, на основе которой в дальнейшем был создан летный термогенератор мощностью 20 Вт и термогенераторы мощностью 300 Вт.
Завершился этап созданием  генератора для первого в мире реактора-преобразователя «Ромашка»  электрической мощностью 500 Вт.
Далее проводились разработки и создание опытных образцов термогенераторов: «Бук» - для летного варианта энергетической  установки мощностью 2,5 – 3,0 кВт; источник питания «РИТЭГ» на базе радиоизотопной энергетической установки для оснащения Северного Морского пути и дальневосточных морских трасс; РИТЭГ с изотопным источником  тепла мощностью 300 кВт; термоэлектрического модуля  для РИТЭГов космических аппаратов, предназначенных для исследования планет, удаленных от солнца.
В СФТИ разработаны и выпускались термоэлектрические модули наземного применения отработавшие в экстремальных условиях эксплуатации более 20-25 лет.
Проведены разработки, изготовлены термоэлектрические модули для РИТЭГ второго поколения с кпд 8,5%. Выполненные НИР и ОКР могут позволить создание РИТЭГ третьего поколения с кпд более 10%.
Интенсивно развивались также разработки термоэлектрических батарей для РИТЭГ милли- и микроваттной мощности для нужд Министерства здравоохранения (электрокардиостимуляторы) и обеспечения электропитанием ряда специальных задач, а
также работы по созданию унифицированных модулей для РИТЭГ, что позволяло создать автоматизированные технологические линии по их производству.

[Salo]

http://profbeckman.narod.ru/NIL10.pdf

Полониевая  батарея.  Полоний-210 -  практически  чистый  альфа-излучатель.  Распад  полония сопровождается  гамма-излучением  слабой  интенсивности.  В  связи  с  относительно  небольшим периодом  полураспада  при  использовании  полония-210  в  изделиях  практически  не  возникает
проблемы долговременного хранения радиоактивных отходов. Так, источник на основе полония-210  с  тепловой мощностью 10 Вт  через 12  лет  будет  иметь  активность < 0,1 микро Ки,  что  по санитарным правилам РФ уже не превышает уровень радиоактивности источников, для работы с которыми  требуется  разрешение  Государственного  санитарного  надзора.  При  разбавлении  этой активности  в 10  кг  инертного  вещества  полученный материал  уже  не  является  радиоактивными отходами.  Радиоизотопные  источники  тепла  на  полонии-210  были  успешно  использованы  в четырех  космических  аппаратах:  в  первых  двух  типа «Космос» -  для  электропитания  бортовой аппаратуры,  а  на «Луноходах» -  в  качестве  источников  тепла  для  поддержания  нормального температурного режима в приборном отсеке в период «лунной ночи».  
В  СССР  первая  экспериментальная  модель  термоэлектрического  генератора «Л-106»  с радиоизотопным источником тепла (РИТ), содержание полония-210 в котором составило 1850 кюри, была создана  в  марте 1962.  Вторая  экспериментальная  модель  термоэлектрического  генератора  на  основе полония-210 «Лимон-1» построена в 1963.  

СССР использовал атомные батареи в спутниках типа «Космос». В сентябре 1965 в составе аппаратов «Космос-84»  и «Космос-90»  были  запущены  радиоизотопные  термоэлектрические генераторы (РИТЭГ) «Орион-1» электрической мощностью 20 Вт. Вес РИТЭГ составлял 14,8 кг, расчётный ресурс - 4 месяца. Ампулы РИТЭГ, содержащие полоний-210, были сконструированы в соответствии  с принципом  гарантированного  сохранения целостности и герметичности при  всех авариях.  Этот  принцип  оправдал  себя  при  авариях  ракет-носителей  в 1969,  когда,  несмотря  на полное  разрушение  объектов,  топливный  блок,  содержащий 25000  кюри  полония-210,  остался герметичным.  
Исследовательский  корабль «Луноход-1»,  спущенный  на поверхность  Луны  Советским Союзом  в  ноябре 1970  года,  был  обеспечен  радиоактивными  изотопами (полоний-210)  для регулировки температуры. «Луноход-1» функционировал в течение 322 дней. За 11 лунных суток он  прошёл 10,5  км,  исследуя  район  Моря  Дождей,  осуществил  детальное  топографическое обследование 80000  кв.м.  лунной  поверхности.  За  это  время  был  проведён 171  сеанс  связи,  с помощью  радиотелесистем «Лунохода-1»,  на  Землю  было  передано  свыше 200  тысяч  снимков лунной поверхности». Успешно работал радиоизотопный термоэлектрический генератор тока и на аппарате «Луноход-2».

[Salo]

http://isjaee.hydrogen.ru/pdf/11_2004_zavalishin.pdf

[Salo]

http://www.nationalsecurity.ru/library/00073/00073sarov045.htm

[Lanista]

http://www.niai-istochnik.ru/catalog.php?id=4

это из-за этих ребят Коронас-Фотон скончался?

[Suzeren]

Ну в общем-то понятно, что нет у нас более-менее мощных РИТЭГов для КА, что бы минимально обеспечить борт. Потому и не летаем мы к Плутону :lol:

[STS]

Ну в общем-то понятно, что нет у нас более-менее мощных РИТЭГов для КА, что бы минимально обеспечить борт. Потому и не летаем мы к Плутону :lol:

чушь какая

[Salo]

Ну в общем-то понятно, что нет у нас более-менее мощных РИТЭГов для КА, что бы минимально обеспечить борт. Потому и не летаем мы к Плутону :lol:

Не видно препятствий, чтобы их сделать. Проблема в том, что нужды не было.

[Старый]

Ну в общем-то понятно, что нет у нас более-менее мощных РИТЭГов для КА, что бы минимально обеспечить борт. Потому и не летаем мы к Плутону :lol:

Ох, боюсь что не поэтому...

[Johannes]

In the mid-1970s, research and development on a complex radionuclide (radioisotope) power system using Pu-238 was initiated to support long term research of Mars. This power system, named VISIT, included an RTG with an electrical power output of about 40 W, the excess heat from which was transferred to a heat exchanger by pipes. However, VISIT power system development was limited to conducting terrestrial tests of its design and the fabrication of scale models, as well as thermal and electrical prototypes. During this era, key problems connected with the creation of radioisotope powered TEGs, or RTGs, for space were solved, namely:

(a) The production and processing of the Pu-238;
(b) The production of the cermet tablet fuel based on plutonium dioxide;
(c) The structural materials for the manufacture of the RHU (capsules with radionuclide), as well as their compatibility with the fuel composition over a wide temperature range;
(d) The RHU single elements' design and the production process;
(e) Bench testing of the RHU. [IAEA, 2005]

Nevertheless to the middle of 80-th of the last century a complex energy plant on base of plutonium-238 named as "Visit" (fig. 3) was developed under program of the long-term exploration of Mars planet. There was applied in structure of that plant RTG of 40 Wel.[/size], heat power from which (near 600 W) was transmitted to a heat exchanger.


Fig. 3 Complex energy plant on base of plutonium-238 «Visit»[/size]

To that time in USSR a number of the key problems of development of space application TRG was solved, i.e. manufacturing capabilities on industrial production of plutonium-238 and of structural materials, as well as technology of fabrication of the cascade-type thermoelectric converters on base of high-temperature (Si-Ge) and middle-temperature (PbTe-GeTe) semiconductor materials were elaborated. [Pustovalov, 2007]

In 1978, Po 210 RTGs that supplied 40 We[/size], 600 Wth[/size], were built, tested and never launched. [Chmielewski, 1994]

It is easy to surmise that the development of VISIT was initially associated with project 5M. Who can tell more about it?

[instml]

http://www.mssl.ucl.ac.uk/planetary/missions/uranus/downloads/up_expastron_submitted.pdf

В качестве сырья для источника питания в европейской миссии Uranus Pathfinder рассматривался америций-241 (период полураспада 433 года). Насколько я понял, его проще получить (в сравнении с Pu-238), но сложнее использовать

Еще одна ссылка: http://www.flightglobal.com/news/articles/uk-could-use-plutonium-in-space-nuclear-power-demonstration-338369/

[instml]

Российский ученый удостоен международной награды по ядерной химии

МОСКВА, 17 фев - РИА Новости. Академик РАН Борис Мясоедов стал лауреатом медали Дьердя Хевеши (The Hevesy Medal Award 2012), главной международной награды, присуждаемой за достижения в радиоаналитической и ядерной химии, сообщает Российская академия наук.

Награда присуждена Мясоедову в знак признания его выдающегося вклада в радиохимию и фундаментальные исследования по химическим свойствам актинидов - радиоактивных химических элементов с атомными номерами от 89 (актиний) по 103 (лоуренсий). Эта группа включает в себя уран и плутоний.

Медаль и грамота будут вручены Мясоедову на девятой международной конференции по методам и применению радиоаналитической химии, которая состоится в США в марте.

Медаль Хевеши названа в честь венгеро-шведского химика Дьердя де Хевеши (1885-1966), который получил Нобелевскую премию по химии в 1943 году за работы по использованию радиоактивных изотопов в качестве "меток" при изучении химических процессов.

http://ria.ru/science/20120217/568288799.html

[pkl]

http://www.mssl.ucl.ac.uk/planetary/missions/uranus/downloads/up_expastron_submitted.pdf

В качестве сырья для источника питания в европейской миссии Uranus Pathfinder рассматривался америций-241 (период полураспада 433 года). Насколько я понял, его проще получить (в сравнении с Pu-238), но сложнее использовать

Еще одна ссылка: http://www.flightglobal.com/news/articles/uk-could-use-plutonium-in-space-nuclear-power-demonstration-338369/

А почему?

[instml]

Удельный тепловой выход меньше, а опасной радиации больше. Но зато и период полураспада больше - можно склепать РИТЭГ, работающий 200-300 лет

[pkl]

Понятно. Ну это для звездолётов, пока не актуально.

[Salo]

http://www.rosatom.ru/journalist/news/6ff319804f4866cc913ffd7ea2a04c6d

РФЯЦ-ВНИИЭФ заверил работы по разработке, изготовлению и поставке в КНР радионуклидных тепловых блоков космического назначения

16.04.2013 17:24  |   Пресс-служба РФЯЦ-ВНИИЭФ

Во ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» успешно завершены работы по разработке, изготовлению и поставке в КНР радионуклидных тепловых блоков космического назначения мощностью 120 Вт.

Визит делегации РФЯЦ-ВНИИЭФ в Китай стал заключительным этапом выполнения контрактов между ОАО «Главкосмос» и китайской промышленной корпорацией «Великая стена».

Ранее Федеральный ядерный центр поставил Тяньцзиньскому институту источников тока радионуклидные блоки мощностью 4 и 8 Вт и инженерную модель радионуклидного термоэлектрического генератора. В выполнении договоров участвовали специалисты КБ-1, КБ-2 и ЭМЗ «Авангард».

Китайские специалисты высоко оценили качество поставленной продукции.

[ZOOR]

А где китайцы их использовать планируют?

[instml]

На АЛС

[Johannes]

10-я Конференция молодых учёных «Фундаментальные и прикладные космические исследования». 3–5 апреля 2013, ИКИ РАН, Москва: Сборник трудов / Под редакцией А.М. Садовского. Серия «Механика, управление и информатика». М.: ИКИ РАН, 2014. 200 с. [pdf, 7,5МБ]

Многочисленные опытно-конструкторские разработки всевозможных термоэлектрических устройств выполнялись и продолжают выполняться в ФТИ им. А.Ф. Иоффе. В 1967 г. была разработана и изготовлена термобатарея для изотопного термоэлектрического генератора (ИЗОТЭГ) «Жизнь» с КПД 10 %. Термобатарея была испытана с изотопным блоком (тепловая мощность изотопа 200 Вт) в макете системы жизнеобеспечения обитаемого космического корабля. В 1969 г. была проведена ОКР «Жизнь-2» — «Термоэлектрический преобразователь для радиоизотопного источника тепловой и электрической энергии, предназначенный для электрического и теплового жизнеобеспечения космонавтов», рис. 1.

Испытания разработанной термобатареи в составе радиоизотопного термоэлектрического генератора (РИТЭГ) проводились на полигоне Всесоюзного научно-исследовательского института радиоизотопной техники (ВНИИРТ) в течение 8500 ч и показали его стабильную работу. Испытания были приостановлены из-за выхода из строя графитового корпуса теплового источника, в то время как сам термоэлектрический генератор сохранил свою работоспособность. Впоследствии было изготовлено и передано заказчику 8 таких термобатарей.

В 1972–1973 гг. ФТИ им. А.Ф. Иоффе совместно с Минсредмаш СССР провёл ОКР «Визит» — «Разработка и изготовление блоков термоэлементов, используемых в составе РИТЭГ, для обеспечения питания электроэнергией аппаратуры при полете к Марсу». Работа выполнялась по решению комиссии Президиума Совета Министров СССР по военно-промышленным вопросам в 1971 г. и распоряжению Президиума АН СССР. Разработанные и изготовленные блоки термоэлементов (рис. 2) соответствовали заданным электрическим параметрам и полностью выдержали испытания на срок службы 20 000 ч с учётом вибрации в диапазоне частот от 2 до 2500 Гц, ударных нагрузок до 100g (до и после 3000, 9000, 12 000 и 20 000 ч испытаний в рабочем режиме), а также целый ряд других испытаний: климатические, термоциклические, консольные нагрузки и др. [стр. 134-135]

[Дмитрий]

``Ну в общем-то понятно, что нет у нас более-менее мощных РИТЭГов для КА, что бы минимально обеспечить борт. Потому и не летаем мы к Плутону ``

это не так
1.очень дорого.Hет на это денег.
2.в странах снг не умеют делать радиационнo-стойкую электронику.
Eвропейцы,сша её не продают.
3.безобразное руководство и организация,оплата таких работ в Poccии.
Даже Kазахстан отказался запускать свой спутник
на poccийской ракете.

[Johannes]

Yu.P. Prilepo et al., Problems of designing radioisotope thermoelectric power generators with a service life of decades for use in outer space exploration vehicles,  Thermal Engineering, December 2012, Volume 59, Issue 13, pp. 981-983.

As the results of investigations show, even the use of high-temperature thermoelectric materials made of SiGe alloy does not assure stable output parameters at a lifetime lasting decades. For example, the battery (Fig. 1a) with the legs made of the SiGe alloy without antisublimation coating, which was used in the first Soviet Orion-1 and Orion-2 space RTPGs, was able to provide a stable continuous lifetime of only around 3000 h.
The thermopile (Fig. 1b) made of a similar alloy and intended for the Romashka reactor–converter [2] has operated for 1.5 years; the legs of this thermopile in the area adjacent to hot junctions were protected by the antisublimation coating. The development of antisublimation enamels and of the technology of application of protective coatings on the legs of thermoelements manufactured of alloys containing tellurium and germanium, made it possible to considerably increase the lifetime of thermoelectric power generators. Later the legs of the thermopiles operating at high temperatures were fully coated by antisublimation enamels. Figure 1c shows a two-stage Zhizn' thermopile belonging to the next generation of space RTPGs (it has never been in space), and the legs of this thermopile are completely protected from sublimation. This made it possible to increase the lifetime of the thermopile to 10 years and more, reducing deterioration by an order of magnitude. However, during the lifetime lasting for 10 years, reduction in the output of the thermoelectric power generator caused by degradation of the properties of the thermoelectric material came to 7%.

By the way, does anyone know for what manned space project OKR "Zhizn'" and OKR "Zhizn'-2" were carried out?

[Johannes]

http://libozersk.ru/pbd/Mayak60/link/111.htm

Созданию завода № 45 предшествовала организация в 1950 г. группы "Р" в составе производственной лаборатории объекта "А" химкомбината "Маяк" и радиоизотопной лаборатории на предприятии п/я 0215 (Сунгуль) для производства осколочных изотопов. [...] Для осуществления космических программ требовались мощные источники энергии длительного действия. Для энергообеспечения первого советского лунохода был изготовлен тепловой блок на основе полония. В наибольшей степени высоким требованиям удовлетворяли тепловые блоки на основе плутония-238. Для решения этой задачи совместно с сотрудниками радиевого института была разработана и в 1973 г. внедрена сорбционная технология извлечения и очистки плутония-238 из облученных нептуниевых блоков. Для постоянной наработки диоксида плутония-238 на заводе была построена установка 3. [...] Наработка значительных количеств плутония-238 позволила приступить к изготовлению тепловых блоков. В 1973 г. совместно с Радиевым институтом была разработана конструкция и изготовлены восемь тепловых блоков "Жизнь", предназначенных для систем жизнеобеспечения на космических объектах. [my emphasis]

[Victor123]

Дмитрий пишет:
Даже Kазахстан отказался запускать свой спутник
на poccийской ракете.

Видать очень в курсе что на кухне твориться, поэтому отказался есть.  

[Бертикъ]

Тут вот в книге Пилотируемая экспедиция на Марс./ Под ред. А.С. Коротеева.- М.: Российская академия космонавтики имени К.Э. Циолковского, 2006, в разделе обзора  наткнулся на такую таблицу:



Интересную нам графу пометил как смог. Речь идет о России. Не доверять директору Центра Келдыша нет причин, но и смириться с тем, что мы не знаем о таком количестве космических РИТЭГов как-то грустно.

[Старый]

Бертикъ пишет:
Интересную нам графу пометил как смог. Речь идет о России. Не доверять директору Центра Келдыша нет причин, но и смириться с тем, что мы не знаем о таком количестве космических РИТЭГов как-то грустно.

Даже если пересчитать все американские то врядли столько получится. Врёт, наверное.

[Бертикъ]

Хотя от нашей секретности всего можно ожидать.
Предположим, что Стрелы-1 были первыми тестами, а уже штатная СЭП с ритэгами была поставлена на последующих стрелах - например на Стрелах-2М. Их около полусотни было. Связь ГРУ. Секретность высокая. Вполне могли втихаря от супостата поставить дублирующий источник энергии для надежной работы на теневых участках орбиты. А орбита достаточно высокая (800х800), чтобы ритэг успел высветиться до падения (лет около тысячи). Да и указанный в таблице диапазон энергетики как раз соответствует потребностям Стрелы-2М.

[Старый]

Бертикъ пишет:
Хотя от нашей секретности всего можно ожидать.
Предположим, что Стрелы-1 были первыми тестами, а уже штатная СЭП с ритэгами была поставлена на последующих стрелах - например на Стрелах-2М. Их около полусотни было. Связь ГРУ. Секретность высокая. Вполне могли втихаря от супостата поставить дублирующий источник энергии для надежной работы на теневых участках орбиты.

Внешний вид и тех и других известен. И там и там солнечные батареи. 

 А орбита достаточно высокая (800х800), чтобы ритэг успел высветиться до падения (лет около тысячи). Да и указанный в таблице диапазон энергетики как раз соответствует потребностям Стрелы-2М.

800 км это примерно 100-200 лет балистического существования. Первые Стрелы-2 уже заметно потеряли в высоте. Ничего не успеет высветиться. 

Но главное - солнечные батареи и аккумуляторы во всех отношениях превосходят РИТЭГ. Ставить ритэги - никакого смысла. Причём это стало известно на заре космической эры в 60-е гг во время тех самых экспериментов как в СССР так и в США. 

[Старый]

Ритэг электрической мощностью 150-300 Вт даже в американском исполнении представляет собой большой тяжёлый агрегат тепловой мощностью в киловатты. На спутнике типа Стрела он был бы слишком явно заметен. Точнее а спутнике типа Стрела-2 для него просто нет места.

[thunder26]

У Стрелы-2М только БС и буферная химическая батарея

[Бертикъ]

Старый пишет:

Внешний вид и тех и других известен. И там и там солнечные батареи.

дублирующий источник энергии

Старый пишет:

800 км это примерно 100-200 лет балистического существования. Первые Стрелы-2 уже заметно потеряли в высоте. Ничего не успеет высветиться.

Орбита первой Стрелы-2М: https://www.n2yo.com/satellite/?s=4588

Старый пишет:

Ритэг электрической мощностью 150-300 Вт даже в американском исполнении представляет собой большой тяжёлый агрегат тепловой мощностью в киловатты. На спутнике типа Стрела он был бы слишком явно заметен. Точнее а спутнике типа Стрела-2 для него просто нет места.

Американские РИТЭГ:
 
Размер первого в таблице - 0,4х1 м
Размеры Стрелы-2М примерно 2х2 м, масса около 850 кг.

ЗЫ: Я НЕ УТВЕРЖДАЮ, ЧТО НА СТРЕЛАХ-2М СТОЯЛИ РИТЭГИ. Я ХОЧУ ПОНЯТЬ, ОТКУДА У КОРОТЕЕВА ВЗЯЛАСЬ ЦИФРА 100 ШТ.

[Бертикъ]

Кстати, вот американский РИТЭГ (красный) на фоне платформы КАУР-1.

 

[Старый]

Бертикъ пишет:
Кстати, вот американский РИТЭГ (красный) на фоне платформы КАУР-1.

Это а сколько ватт? Ну и где он реально может располагаться?

[Старый]

Бертикъ пишет: 
ЗЫ: Я НЕ УТВЕРЖДАЮ, ЧТО НА СТРЕЛАХ-2М СТОЯЛИ РИТЭГИ. Я ХОЧУ ПОНЯТЬ, ОТКУДА У КОРОТЕЕВА ВЗЯЛАСЬ ЦИФРА 100 ШТ.

Скорее всего она ему приснилась. Не исключено что устройства применялись на земле, на каких-нибудь автономных маяках, а он немного перепутал.

[Бертикъ]

Старый пишет:

Бертикъ пишет:
Кстати, вот американский РИТЭГ (красный) на фоне платформы КАУР-1.

Это а сколько ватт? Ну и где он реально может располагаться?

285 электрических ватт.
Прямо там, где я его положил - между гермоконтейнером и СБ.

ЗЫ: а наземных РИТЭГов было сделано на порядок больше - от 1000 до 1500 шт. причем разных типоразмеров.
Что, кстати, косвенно намекает на то, что при таком широком серийном внедрении на земле, в том числе и военными, глупо не внедрить отработанную технологию на орбите.

[Chilik]

Бертикъ пишет: 
Что, кстати, косвенно намекает на то, что при таком широком серийном внедрении на земле, в том числе и военными, глупо не внедрить отработанную технологию на орбите.

Технология изготовления Малой саперной лопатки отработана ещё более надёжно.
Много ли их на орбите?
Наличие работающего наземного образца не означает, что он может работать в космосе.

[Старый]

Бертикъ пишет:

Старый пишет:

Бертикъ пишет:
Кстати, вот американский РИТЭГ (красный) на фоне платформы КАУР-1.

Это а сколько ватт? Ну и где он реально может располагаться?

285 электрических ватт.
Прямо там, где я его положил - между гермоконтейнером и СБ.

То есть это несколько киловатт тепловой мощности. И что станет с космическим аппаратом? Да и с самим Ритэгом.

[Старый]

Бертикъ пишет: 
Что, кстати, косвенно намекает на то, что при таком широком серийном внедрении на земле, в том числе и военными, глупо не внедрить отработанную технологию на орбите.

Не знаю сколько было сделано двигателей внутреннего сгорания. Тоже глупо не внедрить их в космосе?

[Бертикъ]

Да блин... Стандартный форумный вариант - вместо обсуждения сабжа каждый стремится поумничать...

[thunder26]

Бертикъ пишет:
Да блин... Стандартный форумный вариант - вместо обсуждения сабжа каждый стремится поумничать...

А чего вы вообще обсуждаете?

thunder26 пишет:
У Стрелы-2М только БС и буферная химическая батарея

[Alex_II]

thunder26 пишет:
А чего вы вообще обсуждаете?

Обсуждаем вот эту табличку у Коротеева ("Пилотируемая экспедиция на Марс"  Откуда взялись 100 РИТЭГов в таблице...

[Старый]

А кто такой "Коротеев"? Чем он известен и почему мы ему должны доверять?

[Salo]

https://www.vesti.ru/doc.html?id=3010712&cid=2161

24 апреля 201817:10 Анатолий Глянцев
 Российские физики создали мощные и долговечные ядерные батарейки
 
Энергия выделяется за счёт распада радиоактивного изотопа.
Иллюстрация МФТИ
 
 
 

Физики из Московского физико-технического института (МФТИ), Технологического института сверхтвёрдых и новых углеродных материалов (ТИСНУМ) и Национального исследовательского технологического университета "МИСиС" разработали новый источник питания. Электроэнергия в нём производится за счёт бета-распада никеля-63.
Плотность запасённой энергии составляет 3300 милливатт-часов на грамм, что является лучшим результатом среди подобных устройств и в десять раз превосходит показатели традиционных батареек. Кроме того, важным преимуществом такого источника энергии является его срок службы (десятки лет). Это позволит использовать его там, где подзарядка неуместна или невозможна, например, для питания кардиостимуляторов и космических аппаратов.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Diamond and Related Materials группой во главе с Владимиром Бланком, директором ТИСНУМ и заведующим кафедрой "Физика и химия наноструктур" МФТИ.
Традиционные батарейки или, говоря по-научному, гальванические элементы используют энергию химических реакций. Они дёшевы и компактны, но имеют серьёзный недостаток: быстро "садятся". Наверное, каждый владелец смартфона, ноутбука или другого мобильного устройства попадал из-за этого в неудобные ситуации.
Впрочем, это ещё цветочки по сравнению с проблемами людей, пользующихся кардиостимуляторами. Режим "подзарядись или умри" вряд ли кому-то покажется комфортным.

Наконец, человечество отправляет зонды в глубины космоса, а на просторах Вселенной розетки точно не отыщешь. Вблизи Земли эта проблема решается использованием солнечных батарей, но с межпланетными аппаратами всё обстоит гораздо сложнее. Поэтому, например, марсоход "Кьюриосити" имеет источник питания, в котором тепло ядерного распада преобразуется в электричество (так называемый РИТЭГ). Однако такие устройства громоздки, и в кардиостимулятор их впихнуть не получится.
Между тем ещё в 1953 году был изобретён так называемый бета-вольтический элемент. Электроны, образующиеся при бета-распаде радиоактивного изотопа, поступают в полупроводник с особой структурой, превращают его атомы в ионы, и в цепи возникает электрический ток. В 1970-е годы эту технологию довели до промышленного применения и стали использовать в кардиостимуляторах, но они выходили чрезмерно дорогими и к тому же маломощными.
Группа Бланка поставила себе задачу разработать эффективные и дешёвые бета-вольтические элементы. В созданных физиками устройствах электроны выделялись радиоактивным никелем-63 и попадали в алмазные преобразователи, основанные на эффекте, известном как барьер Шоттки. Полная электрическая мощность батарейки составила около одного микроватта, а удельная мощность достигла десяти микроватт на кубический сантиметр. Этого достаточно, чтобы питать современный кардиостимулятор. Период полураспада никеля-63 составляет около ста лет. Таким образом, в одном грамме батарейки запасено около 3300 милливатт-часов, что в десять раз больше, чем в химических батарейках.
Образец "ядерной батарейки" состоял из двухсот алмазных преобразователей, чередуемых слоями фольги из никеля-63 и стабильного никеля. Отдельной проблемой было рассчитать оптимальную толщину слоёв радиоактивного металла. Если она слишком велика, электроны будут поглощаться, не достигнув преобразователя. А если она мала, то и частиц будет выделяться слишком мало. Все предыдущие модели бета-вольтических элементов были плохо оптимизированы по этому параметру.

Расчёты показали, что для максимальной эффективности толщина одного слоя никеля-63 должна составлять около двух микрометров, а алмазного преобразователя – около 10 микрометров.
Самой сложной задачей было изготовление большого количества алмазных преобразователей со сложной внутренней структурой толщиной всего в несколько десятков микрометров (как полиэтиленовый пакет из супермаркета). Традиционные методы уменьшения толщины алмаза для этого не годились.
Учёные МФТИ и ТИСНУМ разработали специальную технологию с применением ионной имплантации, осаждения из газовой фазы, высокотемпературного отжига, электрохимического травления и других методов с интересными названиями. Важно, что созданная специалистами методика позволяет получить алмазный слой нужной толщины и структуры сравнительно дёшево.
Правда, разработку не удастся сразу же внедрить, потому что в России нет промышленного производства никеля-63. Но к середине 2020-х годов планируется создать такую отрасль промышленности. А пока у авторов есть время для дальнейшего совершенствования своего детища.
 

"Мы уже достигли выдающегося результата, который может быть применён в медицине и космической технике, но не собираемся останавливаться на этом", – говорит Бланк.

Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) ранее писали об "алмазных" батарейках на основе углерода-14. А полистав соответствующие разделы нашего сайта, можно узнать ещё много интересного о новейших методах производства и хранения энергии.

[Salo]

https://ria.ru/space/20180529/1521568933.html

"Росатом" поможет создать "атомную батарейку" для космических аппаратов
03:06 29.05.2018
© РИА Новости / Евгений Биятов
 
МОСКВА, 29 мая — РИА Новости. Специалисты АО "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика Бочвара" (ВНИИНМ, Москва, входит в топливную компанию ТВЭЛ госкорпорации "Росатом" ) совместно с рядом других организаций, не входящих в контур российской атомной отрасли, должны к концу 2019 года разработать, изготовить и испытать опытные образцы импортозамещающего бета-вольтаического источника питания на основе радиоактивного изотопа трития, сообщила пресс-служба ВНИИНМ.
По словам директора отделения ВНИИНМ Алексея Лизунова, этот источник питания необходим предприятиям "Роскосмоса" "в тех ответственных узлах, где требуется обеспечение стабильного бесперебойного электроснабжения в течение многих лет". Тритий как радиоактивный изотоп водорода удобен для решения этой задачи. Несмотря на то что это искусственный изотоп, получаемый наработкой в ядерных реакторах, он относительно дешев и доступен, отмечается в сообщении.
В 2017 году госкорпорация "Роскосмос" провела конкурс на разработку компактного источника бесперебойного питания на основе изотопа трития для бесперебойного электроснабжения в милливаттном диапазоне автономных микроэлектромеханических и микроэлектронных систем космических аппаратов. Благодаря этому "Роскосмос" рассчитывает заменить импортные источники питания на российские. Победителем конкурса стало АО "Авиационная электроника и коммуникационные системы".
Ученые ВНИИНМ задействованы в разработке тритиевой "основы" источника питания. Тритий удобен для создания таких "батареек", поскольку достаточно радиоактивен (период полураспада 12,3 года), но при этом его бета-излучение очень мягкое, не разрушает структуру полупроводниковых материалов, что позволит сохранять рабочие характеристики источника питания до 15 лет.
"На разработку изотопной составляющей в рамках контракта ВНИИНМ выделено два года. За это время нам предстоит создать качественный отечественный аналог зарубежных источников энергии, а по многим параметрам и превзойти их", — отметил Лизунов.

[zandr]

К #75
https://ria.ru/20201026/batareyka-1581595533.html

"Росатом" изготовил "ядерную батарейку" для космических аппаратов
МОСКВА, 26 окт — РИА Новости. Специалисты Научно-исследовательского института неорганических материалов имени академика Бочвара (ВНИИНМ, входит в структуру "Росатома") изготовили опытные образцы источников питания для космоса и авиации.
Как сообщило официальное издание российской атомной отрасли — газета "Страна Росатом", изделия прошли все проверки. Выпущена первая опытная партия.
Источник питания работает на тритии — радиоактивном изотопе водорода. Энергия его излучения с помощью полупроводникового преобразователя превращается в электричество.
Такие источники нужны для подпитки маломощных электросистем, микроэлектромеханических схем, датчиков измерительных приборов и так далее. Тритий удобен для создания таких "батареек", поскольку достаточно радиоактивен (период полураспада 12,3 года), но при этом его бета-излучение очень мягкое, не разрушает структуру полупроводниковых материалов, что позволит сохранять рабочие характеристики источника питания в течение 15 лет.

Мощность такой российской "батарейки" — 200 нановатт, диаметр 30 миллиметров, а высота — 15 миллиметров.

По словам начальника отдела разработки технологий и оборудования для изотопной продукции ВНИИНМ Александра Аникина, у устройства нет аналогов на российском рынке. На Западе такие же батареи делает американская компания CityLabs.

"Наше устройство уступает зарубежному по КПД преобразования: мы принципиально использовали только российские комплектующие, и полупроводниковых преобразователей такого качества, как в США, на отечественном рынке нет. Но удельная активность потока бета-частиц в российских батареях выше", — отметил Аникин.

Производители утверждают, что если бы они использовали американские полупроводники с отечественными источниками, то мощность конечного продукта была бы в два раза выше. В этом они видят потенциал для развития.

[Бертикъ]

Вот здесь https://yadi.sk/i/PN-EtkjKcu-SFQ на 94 стр. воспоминания одного из разработчиков РИТа (ОКБ "Заря") об аварийном запуске Лунохода.