Материалы ядерных энергетических установок - Радионуклидное производство энергии и ее использование

Тепло, выделяемое при распаде радиоактивных изотопов, можно использовать как источник для получения электрической энергии на космических кораблях или в удаленных участках на суше и на море, где централизованное энергоснабжение невозможно. На рис. 1.25 показаны основные радионуклидные источники тепла.

Рис. 1.25. Систематика радионуклидных источников тепла
Интересное применение для производства энергии нашло излучение радионуклидов в программе по разработке систем запасных ядерных источников электропитания SNAP [46]. Основной целью программы является разработка компактных, легких, надежных ядерных электрогенерирующих устройств для космоса, океана и суши. Некоторые характеристики радионуклидных электрогенераторов приведены в табл. 1.1. Программа SNAP и предложенные устройства построены на большом числе разнообразных концепций, с учетом различных назначений и тд. Нечетные номера в программе SNAP были введены для идентификации устройств, заряженных радиоактивным топливом (использующих тепло радиоактивного распада радионуклидов). Так, например, SNAP-3 в 1959 г. с успехом продемонстрировал возможность осуществления атомного аккумулятора. Атомный аккумулятор, заряженный а-источником ²¹⁰Po, обеспечивал электрическую мощность 2,5 Вт. SNAP-7, использующий в качестве топлива 90 Sr, настроен на производство различных уровней электрической мощности в береговых службах навигации, автоматических гидрометеорологических станциях. SNAP-27, заряженный ²³⁸Pu, был разработан для выработки 50-70 Вт (ап.) тепловой и электрической энергии, необходимой для обеспечения работы экспериментального оборудования на поверхности Луны (проект ’’Аполлон”). Конструкция типичного радионуклидного генератора энергии схематично изображена на рис. 1.26.
Рис. 1.26. Сечение радионуклидного термоэлектрического источника энергии
Таблица 1.1. Некоторые характеристики я области применения радионуклидных источников энергии

Радионуклидные генераторы энергии, создаваемые для их специального применения в космосе, океане и на суше, компактны и надежны в работе независимо от погодных условий и географического местоположения. В медицине радионуклидные генераторы энергии применяются при открытых операциях на сердце как наиболее надежные датчики сердечной активности.
Согласно закону теплового распределения Стефана—Больцмана скорость распространения тепла пропорциональная четвертой степени абсолютной температуры. Температура тепловыделения радионуклидного генератора будет также высока. Поэтому при создании радионуклидных генераторов энергии используют керамическое топливо, например ⁹⁰Sr2O₃, ²³⁸PuO₂, ²³⁸PuC, теплоотражающие контейнеры и радиаторы, термостойкие структурные материалы [8].