використовують різницю температур для генерації електрики, а використовують енергію падаючого випромінювання. Так само існує два способи перетворення. Пряме перетворення, коли електронно-діркові пари генеруються при прольоті частинки через бетавольтаіческую батарею.
Непряме перетворення складається з перетворення енергії розпаду радіолюмінесцентний матеріалами в фотони, які будуть перетворені в електричну енергію фотогальванічними батареями. Це - двоступенева перетворення: радіоактивне випромінювання світло електрична енергія. Далі розглянемо більш детально основні типи перетворювачів.
1.3 Дослідження двох східчастих перетворювачів
. 3.1 Термічні перетворювачі
Енергія іонізуючого випромінювання може бути перетворена в електричну за рахунок перетворення кінетичної енергії частинок, утворених в процесі радіоактивного розпаду. Система, яка перетворює теплову енергію в електричну енергію називається термоелектричної системою. Ці системи засновані на ефекті Зеєбека, який викликаний результатом градієнта температури між двома гілками електричному ланцюзі, складеної з різних провідників або напівпровідників. В якості термоелектричних елементів в основному використовуються матеріали, такі як телурид вісмуту, кремній, германій.
В якості джерела тепла використовуються радіоізотопи, що випускаються їм частинки, перетворюються в теплову енергію. Джерело тепла пов'язаний з термоелектричними елементами тепловою ізоляцією, температура гарячого спаю в перетворювачах може досягати 270 0С. Ефективність перетворення таких джерел енергії становить
5%, проте при зниженні обсягу перетворювача ефективність знижується до 0.3 - 0.5% [2]. Принципова схема радіоізотопного термоелектричного генератора (РІТЕГ) показана на малюнку 2, малюнок взятий з роботи [3].
Малюнок 2? Принципова схема РІТЕГ
Перші радіоізотопні термоелектричні генератори знайшли своє застосування для освоєння космічного простору. За масовою і об'ємною енергоємності розпад використовуваних ізотопів у 4-50 разів поступається діленню ядер урану і плутонію, і перевершує хімічні джерела в десятки і сотні тисяч разів.
У 50-і роки в США розроблявся автономне джерело енергії, який можна використовувати у віддалених місцях протягом довгого проміжку часу без обслуговування. Результатом виконання цієї програми з'явилася поява таких джерел на космічних супутниках («Вояджер», «Галілео», «Кассіні») [4,5]. В даний час в США радіоізотопна енергетика стала самостійною областю енергетики, що підтверджується організацією відділу систем радіоізотопної енергії при міністерстві енергетики США.
На космічних апаратах «Космос», зібраних в СРСР, використовувалися радіоізотопні генератори на основі полонію [6]. З падінням потужності виробленої радіоізотопом час між сеансами збільшували з декількох годин на початку роботи до декількох діб в кінці терміну служби.
Для підвищення вихідної потужності і ефективність перетворення при скороченні обсягу був розроблений РІТЕГ, що працює на основі
PuO2-238. Отримана щільність вихідної потужності перших зразків РІТЕГ склала 104 мкВт/см3 з ефективністю перетворення 0,3%. Конструкція РІТЕГ показана на малюнку 3 [7].
Малюнок 3 - РІТЕГ на основі радіоізотопу PuO2-238
Існуючих нині РІТЕГ мають масу недоліків. По перше, це велика вага, який може досягати 57,8 кг [8]. Крім ваги радіоактивного матеріалу недоліком, є необхідність використання систем захисту від випромінювання та систем охолодження для відведення тепла, що утворюється при радіоактивному розпаді. Так само РІТЕГ вимагають великої кількості радіоактивних нуклідів, мала кількість ізотопів не виробляє достатньо енергії. У мініатюризоване термоелектричних приладів низька надійність, пов'язано це з великою кількістю термоелементів, тепловим напругою і опором контактів.
Використання чистих бета-ізотопів з енергією менше ніж 200 - 300 кеВ є відносно безпечним. Радіоізотопи тритію і Ni63 не вимагають важких захисних екранів. Испускаемая ними потужність при бета-розпаді, недостатня для використання їх в РІТЕГ, зате вони добре підходять для використання в бетавольтаіческіх батареях для генерації енергетичної енергії. Завдання електричного живлення більшості схем уже вирішена, не вирішеною залишається завдання харчування мікроелектромеханічних систем і мініатюрних датчиків. У зв'язку з цим найбільш актуальним завданням є створення мініатюрного елементу живлення для застосування його в мікроелектромеханічних системах.
. 3.2 Дослідження конструкцій перетворювачів з непрямим перетворенням
Інший спосіб перетворення енергії радіоактивного розпаду в електрику є ...
