Радиоизотопный термоэлектрический генератор

Термоэлектрические явления
Принципы Термоэлектрические явления (эффект Зеебека, эффект Пельтье, эффект Томсона) • эффект Эттингсгаузена • Эффект Нернста — Эттингсгаузена
Применения Термоэлектрические материалы • Термопара • Элемент Пельтье • Термоэлектрогенератор • Радиоизотопный термоэлектрический генератор

РИТЭГ (радиоизотопный термоэлектрический генератор) — радиоизотопный источник электроэнергии, использующий тепловую энергию, выделяющуюся при естественном распаде радиоактивных изотопов, и преобразующий её в электроэнергию.

Применение

РИТЭГ космического аппарата «New Horizons»

Применяются в навигационных маяках, радиомаяках, метеостанциях и подобном оборудовании, установленном в местности, где по техническим или экономическим причинам нет возможности воспользоваться другими источниками электропитания. В частности, их используют в качестве источников питания навигационного оборудования, установленного на побережье Северного Ледовитого океана вдоль трассы Северного морского пути.

РИТЭГи, как правило, являются наиболее приемлемым источником энергии для автономных роботов, нуждающихся в нескольких сотнях ватт (или меньше) при очень длительном времени работы, слишком долгим для топливных элементов или аккумуляторов. РИТЭГи являются основным источником электропитания на космических аппаратах, имеющих продолжительную миссию и сильно удаляющихся от Солнца (например Вояджер-2 или Кассини-Гюйгенс), где использование солнечных батарей неэффективно или невозможно. В данный момент РИТЭГ используется в марсоходе Curiosity.

Схема РИТЭГа используемого на космическом аппарате Кассини-Гюйгенс

РИТЭГ установленный на космическом аппарате Кассини-Гюйгенс

Топливо

Mars Science Laboratory c РИТЭГ мощностью 125Вт

Радиоактивные материалы, используемые в РИТЭГах должны соответствовать следующим характеристикам:

• Они должны производить высокоэнергетическое излучение. При α-распаде высвобождается в 10 раз больше энергии, чем при β-распаде стронция-90 и цезия-137.
• Радиационное излучение должно легко конвертироваться в тепловое излучение, предпочтительно α-излучение. β-излучение может выделять значительные количества γ/рентгеновского излучения через тормозное излучение вторичного производства, что требует сложного экранирования. Изотопы не должны производить значительные количества гамма, нейтронного излучения, проникающей радиации.
• Период полураспада должен быть достаточно длинный, что необходимо для выделения энергии с относительно непрерывной скоростью в течение разумного периода времени. Типичные полураспады радиоизотопов, используемых в РИТЭГах, составляют несколько десятилетий, хотя изотопы с коротким периодом полураспада могут быть использованы для специализированных применений.
• Для использования в космических аппаратах, топливо должно производить большое количество энергии на массу и объём (плотность). Плотность и вес не так важны для наземного использования, если нет ограничений на размер РИТЭГа.

Плутоний-238, кюрий-244 и стронций-90 являются чаще всего используемыми изотопами, но и другие изотопы, такие как полоний-210, прометий-147, цезий-137, церий-144, рутений-106, кобальт-60, кюрий-242 и изотопы тулия были также изучены.

РИТЭГ в России

Заброшенные советские РИТЭГи

Во времена СССР было изготовлено 1007 РИТЭГ, из них для нужд Минобороны — 414 штук. Срок службы установок может составлять 10-30 лет, у большинства из них он закончился. В настоящее время проходит процесс их демонтажа и утилизации. По состоянию на 2012 год все РИТЭГ, принадлежащие военным, были ликвидированы, оставшийся 101 прибор находятся вдоль трассы Севморпути и ожидают вывоза. Новые РИТЭГ для навигационных нужд больше не производятся, вместо них устанавливаются ветроэнергетические установки и фотоэлектрические преобразователи.

РИТЭГ представлет собой потенциальную опасность, так как размещается в безлюдной местности и может быть похищен, а затем использован в качестве грязной бомбы. Были зафиксированы случаи разукомплектации РИТЭГ охотниками за цветными металлами, при этом сами похитители получили смертельную дозу облучения.

В массовой культуре

В фильме «Как я провёл этим летом» часть сюжетной линии разворачивается вокруг станционного РИТЭГа. Главный герой отогревается около установки, как у печки, и получает дозу радиации.

Инциденты с РИТЭГ на территории СНГ

Дата	Место	Источник — НКО «Беллона»
1983, март	Мыс Нутэвги, Чукотка	Сильное повреждение РИТЭГа по пути к месту установки. Факт аварии был скрыт персоналом, обнаружен комиссией Госатомнадзора в 1997 году.
1987	Мыс Низкий, Сахалинская обл.	При транспортировке вертолет уронил РИТЭГ типа ИЭУ-1 в Охотское море. Принадлежал Минообороны РФ.
1997	Таджикистан, Душанбе	Три отслуживших свой срок РИТЭГа хранились в разобранном неизвестными лицами виде на угольном складе в центре Душанбе, вблизи был зарегистрирован повышенный гамма-фон.
1997, август	Мыс Марии, Сахалинская обл.	При транспортировке вертолет уронил РИТЭГ типа ИЭУ-1 в Охотское море, который оставался на дне на глубине 25-30 м. Спустя 10 лет был поднят и отправлен на утилизацию.
1998, июль	Корсаковский порт, Сахалинская обл.	В пункте приема металлолома обнаружен РИТЭГ в разобранном виде, принадлежащий Минобороны РФ.
1999	Ленинградская обл.	РИТЭГ был разграблен охотниками за цветными металлами. Радиоактивный элемент (фон вблизи — 1000 Р/ч) был найден на автобусной остановке в Кингиссеппе.
2000	Мыс Малая Бараниха, Чукотка	Естественный фон близ аппарата был превышен в несколько раз в следствии неисправности РИТЭГ.
2001, май	Кандалакшский залив, Мурманская обл.	С маяков на острове были похищены 3 радиоизотопных источника, которые были обнаружены и отправлены в Москву.
2002, февраль	Западная Грузия	В районе села Лия Цаленджихского района местными жителями было найдено два РИТЭГа, которые были ими использованы как источники тепла, а затем разобраны. В результате несколько человек получили высокие дозы облучения.
2003	о. Нунэанган, Чукотка	Установлено, что внешнее излучение аппарата превышало допустимые пределы в 5 раз по причине недостатка в конструкции.
2003, март	Пихлисаар, Ленинградская обл.	РИТЭГ был разграблен охотниками за цветными металлами. Радиоактивный элемент был выброшен на ледовое покрытие. Горячая капсула со стронцием, проплавив лёд, ушла на дно, фон вблизи составил 1000 Р/ч. Капсула была вскоре найдена в 200 м от маяка.
2003, август	Шмидтовский район, Чукотка	Инспекция не обнаружила РИТЭГ типа «Бета-М» № 57 в месте установке у реки Кывэквын, по официальной версии предполагалось возможное замывании РИТЭГа в песок в результате сильного шторма или его похищение.
2003, сентябрь	Остров Голец, Белое море	Персонал Северного флота обнаружил хищение металла биологической защиты РИТЭГа на острове Голец. Была также взломана дверь в помещение маяка, где хранился один из наиболее мощных РИТЭГов с шестью элементами РИТ-90, которые украдены не были.
2003, ноябрь	Кольский залив, губа Оленья и остров Южный Горячинский	Два ритэга, принадлежащие Северному флоту, разграблены охотниками за цветными металлами, а их элементы РИТ-90 найдены неподалеку.
2004, март	п. Валентин, Приморский край	РИТЭГ, принадлежащий Тихоокеанскому флоту, найден разобранным, по-видимому, охотниками за цветными металлами. Радиоактивный элемент РИТ-90 обнаружен неподалеку.
2004, июль	Норильск	На территории воинской части было обнаружено три РИТЭГа, мощность дозы на расстоянии 1 м от которых в 155 раз превышала естественный фон.
Июль, 2004	Мыс Наварин, Чукотка	Механические повреждения корпуса РИТЕГа неизвестного происхождения, в результате чего произошла разгерметизация и часть радиоактивного топлива выпала наружу. Аварийный РИТЭГ вывезен на утилизацию 2007 году, поражённые участки прилегающей территории были дезактивировны.
Сентябрь, 2004	Земля Бунге, Якутия	Аварийный сброс двух перевозимых РИТЭГов с вертолёта. В результате удара о землю целостность радиационной защиты корпусов была нарушена, мощность дозы гамма-излучения вблизи места падения составляла 4 мЗв/ч.

См. также

• Радиоизотопные источники энергии
• Термоэлектрический генератор

Ссылки

• Подробное описание моделей со сводной таблицей
• Энергоустановки для космоса
• Организация обращения с ИИИ на предприятиях морского и речного транспорта
• Инвентаризация и утилизация ИИИ на территории стран СНГ
• РИТЭГи