|
А.Н. ЮСУПОВ
Научный руководитель – А.В. ОРИЩЕНКО, к.ф-м.н, доцент
Димитровградский инженерно-технологический институт НИЯУ МИФИ
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ И ВНЕДРЕНИЯ РАДИОНУКЛИДНЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
В работе предлагаются пути развития радиоизотопных источников энергии и приведены области, в которых они будут востребованы. Так же представлен обзор литературных источников по нескольким направлениям:
-
история развития;
-
современные достижения в разработке и использовании радиоизотопных источников энергии;
-
пути развития данной отрасли.
В гонке технологий человечество ищет всё новые и новые источники энергии, которые могли бы удовлетворить производственные и бытовые нужды, быть безопасными и не требовать ресурсов для своей работы. Для получения электрической энергии удобнее всего было пользоваться тепловой, используя довольно легкий процесс: от нагревания рабочее тело перемещается, вращает генератор и производит электричество. Для этого человечество использовало пар, нагретый воздух или углеводородное топливо, каждый из которых нашел своё применение в паровых двигателях, двигателях Стирлинга и двигателях внутреннего сгорания.
Мало кто задумывался о возможности использования других схем, которые не основываются на работе парового механизма, пока в конце 50-х годов потребность в таких схемах не возникла.
Первые космические корабли нуждались в обогреве, а отправлять на орбиту АЭС было слишком тяжело и неэкономично. Использовать в космосе традиционные технологии сжигания углеводородов с использованием кислорода в качестве окислителя, – также нереально из-за их небольшого кпд, по отношению к массе перемещаемого топлива и оборудования. Ученые пришли к выводу, что использовать огромную теплоёмкость изотопов плутония и урана, дающих энергоёмкость в пятьдесят раз выше, чем обычные аккумуляторы, будет лучшим решением для развития космонавтики [1].
Первыми в этой области продвинулись американцы, создавшие для своих зондов вспомогательные ядерные энергетические установки SNAP, вскоре подобные технологии были разработаны в СССР. «Луноход-1» обогревался с помощью радиоизотопных термоэлектрических генераторов РИТЭГ.
В настоящее время с развитием и ростом ядерной энергетики цены на важнейшие генераторные изотопы быстро падают, а производство изотопов быстро возрастает, что и предопределяет расширение радиоизотопной энергетики [2].
Актуальность данного вопроса обусловлена тем, что человечеству нужны источники энергии, которые применяются там, где необходимо обеспечить автономность работы оборудования, значительную надёжность, малый вес и габариты. В настоящее время основные области применения – это космос (спутники, межпланетные станции и др), глубоководные аппараты, удаленные территории (крайний север, открытое море, Антарктика). Существующие области применения [2]:
-
Межпланетные зонды: Электротеплопитание космических аппаратов.
-
Медицина: электропитание электрокардиостимуляторов и др.
-
Энергопитание маяков и бакенов.
Перспективные области применения [2]:
-
Роботы-андроиды: Электротеплопитание. Как основной источник энергии.
-
Боевые лазеры космического базирования: Накачка лазеров и электротеплопитание.
-
Боевые машины: Мощные двигатели с большим ресурсом (беспилотные разведывательные аппараты – самолеты и мини-лодки, энергопитание боевых вертолетов и самолетов, а также танков и автономных пусковых установок).
-
Глубоководные гидроакустические станции: длительное энергопитание невозвращаемых аппаратов.
Список литературы
-
И. Н. Бекман. Ядерная индустрия. Курс лекций. М. – 2005. – 21с.
-
Радиоизотопные источники энергии // Академик // URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/174752 (дата обращения: 02.09.14)
|