A radioizotóp energiaforrások
1 Figyelembe véve a rövid életű lány izotópok teljes bomlási láncolatát
Meg kell jegyezni, hogy az izotóp hőforrás kiválasztását elsősorban az energiaforrás által végzett feladatok köre és a feladatok elvégzésének időtartama határozza meg. Radioizotópok hatalmas hátránya az a tény, hogy az energia-kibocsátás nem lehet ellenőrizni (megállítani vagy felgyorsítása), akkor csak levágta a hőhatás a konverter.
Az urán-232 mellett a nehéz transzurán elemek izotópjai is nagy érdeklődést mutatnak. elsősorban a plutónium-238-at. Curium-242, Curium-244, kűrium-245 vagy más izotópjait transzurán elemek, mint például kalifornium-248, kalifornium-249, kalifornium-250, einsteinium-254, fermium-257, és számos könnyebb izotópok, mint a polónium-208, polónium-209, actinium-227.
Különösen érdekesek a különféle nukleáris izomerek és a javasolt új szuperkemény elemek.
A legfontosabb generátor izotópok gazdasági jellemzői
A fontos radioaktív izotópok költségére és előállítására vonatkozó adatok
Gyártás 1968-ban kW · (t) / év
Gyártás 1980 kW · (t) / év
Költség 1959 dollár / W
A fejlődés és a növekedés a nukleáris energia a legfontosabb generátor izotópok árak gyorsan csökken, és növekszik a termelékenység izotópok gyorsan, ami előre meghatározza a bővítés radioizotóp hatalom. Ugyanakkor, a költségek izotópok által termelt besugárzás (U-232, Pu-238, Po-210, Cm-242 és mások.) Enyhén csökken, ezért számos országban kifejlesztettek radioizotóp ipar igyekezett módon racionális rendszerek besugárzás célkitűzések, a besugárzott üzemanyag alaposabb feldolgozása. Jelentős mértékben a reményben, hogy bővítse a szintetikus izotópok növekedésével kapcsolatos reaktorok a gyors neutronok ágazat és az esetleges megjelenését fúziós reaktorok. Különösen ez gyorsreaktorok használatával jelentős mennyiségű tórium reményt adnak, így a nagy kereskedelmi mennyiségű urán-232. Növelése a termelés volumene az izotópok szakértők csatlakozni elsősorban a növekedés a fajlagos teljesítmény reaktorok, csökkenti a szivárgást a neutronok, neutron energiasűrűség növekszik, csökkentve a besugárzás időtartama célok, fejlesztése folyamatos ciklusban izotópjainak szétválasztására [3].
Ha izotópok nagyrészt megoldja a problémákat, a kiégett nukleáris fűtőelemek és a radioaktív hulladékot a veszélyes hulladékok átalakítják nemcsak egy kiegészítő energiaforrás, hanem forrása is jelentős jövedelmet. A besugárzott üzemanyag gyakorlatilag teljes körű feldolgozása képes pénzmennyiségbe hozni, hasonlóan az urán, a plutónium és más elemek hasadéka által termelt energia költségéhez.
Az atomerőművek által termelt hasadási termékek teljes ereje
Telepített villamos energia az évre, MW
Összes teljesítmény, MW
Teljes reaktor kapacitás, MW
A β és γ izotóp kibocsátás teljes teljesítménye, kW
Szerkezeti és segédanyagok a RIE termeléshez
A termelés radioizotóp energiaforrások különböző szerkezeti és segédanyagok specifikus fizikai-kémiai, mechanikai és nukleáris fizikai tulajdonságai lehetővé teszik az eszközök a hatékonyság növelése, és magas szintű biztonságot, mint a normál működés és a vészhelyzet esetén.
Szerkezeti anyagok és segédanyagok:
- Nagy szilárdságú acélok: a céltól függően.
- Réz. hőcserélők.
- Könnyített: titán. alumínium. magnézium. Ittrium. berillium és ötvözetek.
- Sugárvédelem: Ólom. szegényített urán [4]. boridok, kadmium. Európában. gadolínium. szamárium és ötvözetek.
- Hőhordozók. bizmut ötvözetek. higanyt. cézium ötvözetek. nátrium-, kálium-, lítium-, gallium-, stb. víz stb.
- Termoelektromos anyagok. A hőmérsékleti üzemmódtól függően.
- A működő izotóp hígítói: réz. vezethet. aranyat. Ittrium. nikkel (kúriai izotópok hígítása (legfeljebb 30% nikkel)) egy ötvözetből egy izotóppal a tulajdonságok stabilizálása, a feldolgozhatóság, a sugárzás csökkentése érdekében stb.
- Forraszanyagok: tömítéshez, elektromos kapcsoláshoz, hőcserélő szelepek felszereléséhez stb.
Ha létre energiát radioizotóp irányított mérnökök lehető legnagyobb anyagjellemzők és következésképpen a legjobb végeredményt. Ugyanakkor, ha létrehoz egy design is figyelembe kell venni a gazdasági tényezők és a másodlagos veszélyt. Például, ha az alfa-sugárzó izotópok dolgozik egy nagy fajlagos energia gyakran kell hígítani dolgozik izotóp csökkenti hőleadás. Hígítószerként használt különböző fémek, abban az esetben az izotóp a olyan oxid formájában vagy más vegyület - tett megfelelő közömbös hígító-oxid, stb kell tekinteni másodlagos reakciók által kibocsátott részecskék a radioizotóp munka képekkel hígítószerrel ;. így, bár a berillium vagy tűzálló vegyületet (oxid, karbid, borid) kényelmes hígítószerként béta-aktív izotópok (a magas hővezető, kis sűrűségű, nagy fajlagos hő), de érintkezik az alfa-aktív izotóppal hőforrás válik egy rendkívül veszélyes és rendkívül erős neutronforrás - amely biztonsági okokból teljesen elfogadhatatlan.
Tervezésénél a védő héj gamma sugárzás a legelőnyösebb anyagok elsősorban vezet (tekintettel a olcsósága) és a szegényített urán (mivel sokkal jobban képesek elnyelni gamma sugárzás).
Létrehozásakor polónium sugárzási elemek instrumentális hígítva játszott az a tény, hogy a polónium. mint a tellúr. nagyon illékony, és megköveteli egy erős vegyi anyag létrehozását bármely elemhez. Az ilyen elemek közül előnyös az ólom és az ittrium, mivel tűzálló és erős polonidokat képeznek. Az arany magas technológiai polonidot is alkot. Költséghatékony szegényített uránt elleni védelemre gamma sugárzás (abszorpció hatásfoka a gamma-sugarak urán 1.9-szer nagyobb, mint ólom) Tekintettel arra, hogy elsajátítsa a nagy felhalmozott készletek szegényített urán a szakterületen.
A radioizotóp energiaforrások működési módjának szabályozása
Rendelet energia radioizotóp jelentése bizonyos nehézségeket, annak a ténynek köszönhető, hogy a forrás is (radioizotóp) a rögzített paraméterek a hő, ami befolyásolja (gyorsítani, lassítani) a modern technológia jelenleg nem képes. Ugyanakkor lehetőség van arra, hogy állítsa be a paramétereket termelt energia (valamint a nyomás a munka, gázok és folyadékok). Jelenleg a radioizotóp energiaforrások szabályozási módszerei a következők:
- A radioizotóptól a konverterig terjedő hőáramlás szabályozása.
- A generált villamos energia paramétereinek beállítása.
- A munkaszervezetek nyomásának szabályozása.
A fejlesztés módjai és a hatékonyság javítása
Az ipar által termelt radioizotópok meglehetősen drágák; Ezen kívül néhány közülük készült még a nagyon kis mennyiségben, mert a megszerzésének nehézsége, szétválasztása, tárolása. Ez elsősorban utal, hogy a legfontosabb izotópok plutónium-238, kyuriyu-242 és urán-232, mint a legígéretesebb technológiai és felelős alapkészletét feladatok a radioizotópos áramforrások. Ebben az összefüggésben a nagy országokban a fejlett atomenergia és berendezések a besugárzott üzemanyag újrafeldolgozására vannak programok a felhalmozás és plutóniumelkülönítő [5], és Kalifornia, valamint az energia és a csoport dolgozó szakemberek ezekben a programokban. [6]
A radioizotóp generátorok hatékonyságának javítása három irányban történik:
- Félvezető anyagok, emissziós átalakítók fejlesztése.
- Új anyagok alkalmazása hőcserélők és más egységek tervezéséhez (hőveszteségek csökkentése).
- Az üzemanyag költségének csökkenése (e tekintetben a hatékonysági követelmények kissé csökkentek, mivel az anyagok olcsóbbak és nagy mennyiségben használhatók).
Egészség, biztonság és környezetvédelem. Generátorok felhasználása
A szovjetek elpusztították a BETA-M rádióizotóp generátort, amelyet automata jelzőfényeken használtak
A radioizotóp energiaforrásokban használt radioaktív anyagok nagyon veszélyes anyagok, amikor belépnek az emberek élővilágába. Két káros tényezőjük van: a hőtermelés, ami égési és radioaktív sugárzáshoz vezethet. Az alábbiakban egy sor gyakorlatilag használt, valamint ígéretes izotóp, és a felezési idő mellett a sugárzás típusai, az energia és az egyedi energiaintenzitás is megadható.
A használt és ígéretes radioisotóp hőforrások sugárzási energiái és felezési ideje:
A féléletidő T 1/2
Az izotóp integrált bomlási energiája, kWh / g
Egy radioizotóp termoelektromos generátor radioaktivitása
A radioizotóp energiaforrásokat kísérő fő veszélyes tényezők [7]:
- A gamma sugárzás behatolása, a neutronok.
- A radioaktív aeroszolok (a radon és a gőz izotópok szétválasztása) képződése abban az esetben, ha a kapszulák izotópokkal szivárognak.
- A hélium nyomásának növelése az alfa-aktív izotópokban lévő kapszulákban (
A veszélyek és balesetek előfordulásának ellensúlyozására irányuló intézkedések:
- Kiváló minőségű és tartós építési anyagok alkalmazása.
- Sugárvédelem.
- Tiszta izotópok használata (az alfa-kibocsátó izotópokkal érintkező fényelemek szennyeződésének megszüntetése a neutronok elszökése megakadályozása érdekében).
- A legkevésbé agresszív és aktív hűtőfolyadékok használata növeli a szerkezet erősségét.
Gyártók és beszállítók
A radioizotóp energiaforrások alkalmazási területei
A Voyager szonda radioizotóp generátora
Radioisotóp energiaforrásokat használnak, ahol szükséges a berendezés autonómiájának, jelentős megbízhatóságának, könnyű súlyának és méreteinek biztosítása. Jelenleg a fő alkalmazások: tér (műholdak, bolygóközi állomások stb.), Mélyvízi járművek, távoli területek (szélsőséges északi, nyílt tenger, Antarktisz). Általánosságban elmondhatjuk, hogy a "mély tér" tanulmányozása radioizotóp generátorok nélkül lehetetlen, mivel a Naptól jelentős távolságban a fotocellák segítségével felhasználható napenergia mennyisége elhanyagolhatóan kicsi. Például a Szaturnusz pályáján a nap megvilágítása a zenithben megfelel a föld szürkületének. Ezen túlmenően, a Földtől jelentős távolságra a rádiójelek átviteléhez az űrszondából nagyon nagy teljesítményre van szükség. Így az ilyen körülmények között az űrhajó számára az egyetlen lehetséges energiaforrás, az atomreaktor mellett, a radioizotóp generátor.
Meglévő alkalmazások:
- Bolygóközi próbák. Az űrjárművek villamos ereje.
- Orvostudomány: pacemakerek táplálása, stb.
- A világítótornyok és bóják energiagazdálkodása.
Perspektív alkalmazási területek:
- Robotok androidok. Villanyfűtés. A fő energiaforrásként.
- Űr-alapú harci lézerek: lézerek szivattyúzása és elektromos fűtés.
- Harci járművek: erőteljes motorok nagy erőforrással (pilóta nélküli felderítő járművek - repülőgépek és mini-csónakok, harci helikopterek és repülőgépek táplálása, valamint tankok és önálló rakéták).
- Mélyvíz-szonáram állomások. a visszaváltható eszközök hosszú távú tápellátása.
irodalom
jegyzetek
Nézd meg, mi a "radioizotóp energiaforrások" más szótárakban:
AZ ENERGIA RÁDIÓZÓPÓTUSI FORRÁSAI - olyan energiaforrások, amelyek a nukleuszok radioaktív bomlási folyamatába felszabaduló energiát más típusú energiává alakítják (pl. Hő, elektromos). Teljesítmény R. és. e. általában nem haladja meg a többet. kW. A világon nehezen elérhető területeken használják, és ... ... a nagy enciklopédi politechnikai szótárban
A radioizotópos áramforrások - Az egyik a radioizotópos generátor szonda Cassini űrszonda radioizotópos generátor New Horizons radioizotóp források különböző design energiát használó eszközt során felszabaduló energiát a radioaktív ... ... Wikipedia
Radioizotóp termoelektromos generátorok - Az RTG (radioisotóp termoelektromos generátor) a radioaktív bomlás hőenergiájával működő villamos energiaforrás. A Strontium 90-et tüzelőanyagként használják RTG-ként, és a plutónium a nagyenergiájú generátorokhoz 238. ... ... Wikipedia
NEUTRON FORRÁK - Az N. és a. a nukleáris reakciók használatán alapul, amit a neutronok elszöknek. A legegyszerűbb N. és. (ampulla) tartalmaz spontán hasadási magot (pl. 252Cf) vagy a Be ható por és egy aktív nuklid homogén keveréke ... ... Fizikai enciklopédia
RB 054-09: rendelet az összetétele és tartalma a jelentés sugárbiztonság a szervezetek, amelyek a radioaktív sugárforrások - RB terminológia 054 09: rendelkezések az összetétele és tartalma a jelentés sugárbiztonság a szervezetek, amelyek a radioaktív források: 1. A kapcsolódó berendezések (ASSO ) komplexek, berendezések, készülékek, berendezések és ... ... A normatív és műszaki dokumentáció feltételeinek szótárai
Izotóp akkumulátor - Az egyik az űrhajó radioizotóp szonda Cassini radioizotópos generátor generátorok New Horizons Radioisotope teljesítményű eszközöket a különböző tervezési erőforrásokat, a felszabaduló energia során radioaktív ... ... Wikipedia
Nukleáris akkumulátor - Az egyik az űrhajó radioizotóp szonda Cassini radioizotópos generátor generátorok New Horizons Radioisotope teljesítményű eszközöket a különböző tervezési erőforrásokat, a felszabaduló energia során radioaktív ... ... Wikipedia
Az űrhajó tápegység-rendszere - Kommunikációs műholdas villám 1. Hat szolár panel látható, mereven rögzítve a testen. Annak érdekében, hogy maximalizálni lehessen egy ilyen létesítmény erejét, a készülék testének állandó irányultsága szükséges a Napon, ami egy eredeti ... ... Wikipedia-t igényel
Radioaktív hulladék - Ez a kifejezés más jelentéseket is tartalmaz, lásd RAO. Ebben a cikkben vagy részben található a források listája vagy a külső ... Wikipedia
LRW - Radioaktív kémiai elemeket tartalmazó és nem gyakorlati értéket tartalmazó radioaktív hulladék (RW) hulladékok. Gyakran ezek a nukleáris folyamatok termékei, például a maghasadás. A radioaktív hulladékok nagy része az úgynevezett "alacsony aktivitású ... ... Wikipedia