Ядерные батареи

Попытки использовать энергию радиоактивного распада сводились к созданию ядерных батарей, принцип действия которых основан на разделении и сборе зарядов без использования тепловой энергии. За последние годы разработано три основных типа ядерных батарей. [c.142]

И наконец, разрабатываются ядерные батареи третьего типа, в которых вторичные эффекты используются для генерации других вторичных эффектов, а эти последние, в свою очередь, дают электрическую энергию. Потенциальные возможности батарей такого типа очень высоки, поскольку суш,ествует много комбинаций физи- [c.142]

Современные ядерные батареи характеризуются очень низкими уровнями мощности (микро- и милливатты), поэтому область их использования ограничена. Эти устройства применяются для питания схем на транзисторах и компенсации утечек в зарядных схемах, для подачи постоянного напряжения на цепи смещения, в качестве эталонных источников тока, источников электроэнергии для часов, для зарядки дозиметров и др. [c.143]

Помимо конструктивного совершенствования и повышения мощности термоэлектрических генераторных установок с ядерными реакторами в Советском Союзе ведется разработка конструкций радиоизотопных генераторов. Для генерирования электрического тока в них используется тепло, образующееся при распаде радиоактивных изотопов кобальта, кюрия, полония и др. Они имеют небольшие габаритные размеры и надежно действуют в течение длительного времени без подзарядки (в зависимости от продолжительности периода полураспада соответствующих радиоактивных элементов) и по количеству энергии, вырабатываемой на 1 кг собственного веса, превосходят электрохимические батареи. [c.186]

В США проведено проектное сопоставление двух вариантов космической силовой установки на ядерном топливе — с ртутнопаровой турбиной и батареей жидкометаллических топливных элементов. При тепловой мощности реактора 53 кВт мощность ртутнопарового турбогенератора составляет 3 кВт. К. п. д. установки 5,7%. Мощность топливной батареи равна 5,55 кВт, а к. п. д. ее— 10,5%. Массы обеих установок практически равны (270— 280 кг/кВт). [c.116]

По величине часового расхода рассола, циркулирующего в трубках греющей батареи испарителя, их количеству и внутреннему диаметру определяют скорость, а по ней — критерий Рейнольдса. Естественно, что такой метод не может претендовать на безупречную строгость, так как в данном случае для расчета теплоотдачи при ядерном кипении применяется критериальное уравнение, установленное для теплоотдачи к однофазной жидкости. Однако, учитывая, что гидродинамика пристенного слоя является главным фактором конвективного теплообмена как при подогреве однофазной жидкости, так и при ядерном кипении. [c.166]

В книге освещается история развития термоэлектрического метода прямого преобразования тепловой энергии в электрическую и дается инженерный обзор состояния этой проблемы в настоящее время. Характеризуется физика термоэлектрических явлений и описываются способы расчета термоэлементов. Приводится таблица характеристик большого количества термоэлектрических материалов. Указываются существенные конструктивные особенности термоэлектрических батарей. Описываются конкретные конструкции термоэлектрических генераторов на твердом, жидком и газообразном топливе, на изотопных источниках тепла и с ядерными реакторами. [c.2]

Размещение ядерной энергетической установки в подводной лодке потребует радикального изменения конструкции. Подводная лодка точно балансируется, и механическое оборудование тщательно размещается. Поэтому изменения, необходимые для размещения ядерно-энергетических станций, возможно, приведут к полному изменению всей конструкции. Так как должно быть удалено около 100 т батарей, то часть освободившегося места можно отвести для приборов кроме того, можно расширить помещения для отдыха и улучшить каюты в передней части. Образцы воздуха, морской воды, нефти, смазочных материалов, конденсата пара необходимо постоянно проверять на присутствие радиоактивности и таким образом контролировать радиоактивную дозу, получаемую командой. В задней секции, вместо главного дизеля, вспомогательного оборудования и электромоторов, размещается [c.314]

Это отнюдь не бесполезные килограммы. Нептуний-237 — прекрасный стартовый материал для накопления плутония 238 — ценного топлива ядерных космических батарей и других деликатных устройств вроде стимулятора сердечной деятельности или искусственного сердца. [c.112]

Система обеспечения обычно строится на использовании некоторого постоянного источника энергии, рассчитанного на средний уровень мощности бортового комплекса, и буферных химических батарей, обеспечивающих пиковые нагрузки. В качестве постоянных источников применяются химические и солнечные батареи, топливные элементы, изотопные и ядерные энергоустановки. В зависимости от потребляемой мощности и продолжительности работы определяются зоны целесообразного использования каждого из источников. Кроме того, система включает в себя преобразователи, коммутационное устройство, автоматику управления и кабельную сеть. [c.191]

Кроме собственно ракет экипажам Ан-12 приходилось перевозить ампулы с топливными компонентами и электролитом, комплекты сухих аккумуляторных батарей. Все эти вещи требовали особого обращения, но самым нервным грузом были ядерные боеголовки. Их доставка превращалась в сложнейшую операцию, проводившуюся силами служб отправителя и РТБ части-получателя и контролировавшуюся большим числом сотрудников госбезопасности. Впрочем, задания по перевозке специальных боевых частей были крайней редкостью. [c.41]

Достаточно проработанный эскизный проект долговременной орбитальной станции военного назначения, известной как ТОС (или ТКС ), был подготовлен конструкторами ОКБ-1 в мае 1961 года. Эта станция на экипаж из трех человек должна была иметь следующие габариты полная длина — 52 метра, максимальный диаметр — 4,2 метра, полная масса — 150 тонн. В качестве источников электропитания планировалось использовать солнечные батареи и компактный ядерный реактор. [c.586]

Этот проект был существенно изменен в 1988 году, когда в экспедиционном комплексе в качестве энергетической установки вместо ядерного реактора предложили экологически чистую систему с использованием пленочных солнечных батарей на линейных разворачиваемых фермах, отработанных на станциях Салют-7 и Мир . Большое влияние на это решение оказал прогресс в создании пленочных фотопреобразователей энергии, что позволяло значительно упростить конструкцию солнечной электростанции большой мощности. [c.790]

Однако дальнейшего развития в тот период работы по ЭРД не получили из-за отсутствия легких и эффективных источников энергии. Эти работы были возобновлены в СССР и за рубежом после запуска в нашей стране в 1957 г. первого искусственного спутник Земли и первого полета в космос в 1961 г. человека — гражданина СССР Ю.А. Гагарина. В эти годы по инициативе С.П. Королева и И.В. Курчатова была принята, комплексная программа научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по ЭРД разных типов. Одновременно были развернуты работы по созданию эффективных источников энергии для КА (солнечные батареи, химические аккумуляторы, топливные элементы, ядерные реакторы, радиоизотопные источники). Основное направление исследований, сформулированных в этой программе, состояло в разработке научных основ и создании высокоэффективных образцов ЭРД, предназначенных для решения задач промышленного освоения околоземного космического пространства и обеспечения научных исследований Солнечной системы. [c.5]

Проведенные исследования показали, что ЭРД, питаемые электроэнергией от солнечных батарей, имеют преимущества по сравнению с ЖРД при применении в качестве исполнительных органов систем ориентации, стабилизации и коррекции орбит автоматических космических аппаратов с длительным сроком активного существования, функционирующих на высоких околоземных орбитах, в частности, на геостационарной орбите. Целесообразным является также использование ЭРД с ядерным или солнечным источником энергии в качестве маршевой двигательной установки космических буксиров, предназначенных для экономичной транспортировки на высокие околоземные орбиты тяжелых полезных нагрузок, а также элементов крупногабаритных конструкций, собранных на низких околоземных орбитах (200 - 400 км) и не выдерживающих по условиям прочности и устойчивости больших перегрузок, обычно создаваемых ЖРД. [c.188]

Второй тип ядерных батарей основан на способности заряженных частиц и 7-квантов, испускаемых радиоактивными изотопами, создавать вторичные эффекты в веш,естве. Некоторые из этих эффектов можно использовать для получения электрического поля. Например, при облучении полупроводниковых материалов в них образуются отрицательные (электроны) и положительные (дырки) носители токн Кинетическая энергия частиц в этом случае преобразуется в потенциальную энергию разделенных электронно-ды-рочных пар. По принципу действия такие устройства-аналогичны солнечным элементам, только в этом случае роль солнечного излучения играют Р-частицы или у-кванты. [c.142]

Из кремния изготавляются различные типы полупроводниковых диодов низкочастотные (высокочастотные), маломощные (мощные), полевые транзисторы стабилитроны тиристоры. Широкое применение в технике нашли кремниевые фотопреобразователь-ные приборы фотодиоды, фототранзисторы, фотоэлементы солнечных батарей. Подобно германию, кремний используется для изготовления датчиков Холла, тензодатчиков, детекторов ядерных излучений. [c.288]

В связи с освоением космического пространства возникла потребность в энергии, необходимой для работы аппаратуры в космических летательных аппаратах. Вначале ядерные устройства использовались в качестве вспомогательного источника энергии, основным же источником служили солнечные элементы, аккуму-ляторньй батареи и т. п. С тех пор как ядерная энергия стала основным источником энергии, была создана серия устройств типа SNAP (сокращенное название источника вспомогательной ядерной энергии), способных полностью обеспечивать энергией космическую аппаратуру. В этих устройствах реализуются различные способы преобразования энергии, включая термоэлектрический, термоионный системы Штирлинга, Рэнкина и Брайтона. Обычно в первых двух системах используется изотопный источник теплоты, а в третьей системе — реактор. Требования в отношении топлива для реакторных систем аналогичны соответствующим требованиям для других ядерных реакторов, поэтому детально будет рассмотрен только изотопный источник тепловой энергии. [c.453]

Предлагаемая книга появилась в результате продолжавшегося несколько лет сбора информации и идей во многих областях, относящихся к энергетике и окружающей среде, областях, в которых физика находила применение прежде и находит его теперь. Самые разнообразные отрасли знаний — например, теория горения, метеорология, ядерная энергетика, устройство солнечных батарей и многие другие освещены в этой книге. Однако целый ряд интереснейших проблем так и не удалось затронуть из-за их многочисленности. В книге содержг.тся гораздо больше материа.та, чем для программы, рассчитанной на один или даже два семестра. Благодаря этому курс менее систематизирован, чем обычно, и его даже можно приспособить к текущим запросам как студентов, так и самого преподавателя. [c.8]

Схема простейшей термоэлектрической установки показана на рис. 3.1. Установка ТЭГ состоит из батареи ТЭЭЛ, устройства для получения и подвода тепла к горячим спаям при температуре Т , устройства для отвода тепла от холодных спаев при температуре полезной нагрузки R и других (вспомогательных) узлов установки. Обш,ий к. п. д. такой установки (если принять за к. п. д. установки отношение количества отданной потребителю электроэнергии кобш,ему количеству тепловой энергии топлива) определяется не только к. п. д. ТЭЭЛ, но и конструктивными особенностями установки ТЭГ, которые зависят от следуюш,их факторов мош,ности ТЭГ источника тепла (твердое, газообразное или жидкое топливо, ядерное горючее, солнечная энергия и др.) способа подвода и отвода тепла (теплопроводность, конвекция, лучеиспускание) теплоносителя (вода, газы, жидкие металлы) характеристик отдаваемого потребителю электрического тока (постоянный, переменный, низкое, высокое напряжение) и др. Тогда обш,ий к. п. д. установки с ТЭГ может быть представлен в виде [c.39]

Термоэлементы из низкотемпературных термоэлектрических материалов (до 300° С) можно располагать на первом контуре энергетического реактора. Один из примеров такой установки — вариант конструкции термогенератора большой мощности—описан в работе 131. Конструкция представляет собой батарею термоэлементов, расположенных между двумя цилиндрическими трубами (рис. 8.7). По внутренней трубе циркулирует горячий теплоноситель, а внешняя труба охлаждается водой. Это устройство имитировало узел термогенератора мегаваттной мош.ности, в котором термоэлементы, расположенные на первом контуре, нагреваются теплоносителем ядерного реактора. Горячие спаи термоэлементов прижимались к [c.216]

В технике используют полупроводниковые материалы, которые имеют /7- -переходы, обусловливающие запорный слой, с униполярной проводимостью и выпрямительньш эффектом для переменного тока. Полупроводниковые материалы дают возможность изготовлять выпрямители, усилители и генераторы различной мощности, преобразователи различных видов энергии в электрическую и обратно (солнечные батареи, термоэлектрические генераторы и др.), нагревательные элементы, датчики Холла для измерения напряженности магнитного поля, индикаторы радиоактивных излучений, различные датчики (давления, температуры), регуляторы тока и напряжения, нелинейные сопротивления для вентильных разрядников защитной аппаратуры в линиях высокого напряжения, счетчики ядерных частиц, элементы памяти в вычислительных машинах. [c.237]

ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНЫЕ ДВИГАТЕЛИ (движители) — класс реактивных движителей, в к-рых рабочим телом служит ионизованный газ (плазма), ускоряемый н(1еимущественно электромагнитными полями. Э. д. предназначены для использования на спутниках и. межпланетных кораблях. Источниками энергии для Э. д. малой мощности (< 1 кет) могут служить солне-чные батареи, а для Э. д. большой мощности — ядерные реакторы с преобразователями. Э. д. позволяют получать нужную тягу при значительно меныпем расходе массы рабочего вещества, чем это имеет место в обычных химич. (тепловых) реактивных двигателях. Действительно, тяга, развиваемая реактивным движителем, равна F = т.и (т — секундный расход массы, v — скорость истечения вещества из движителя). Если в химич. реактивных двигателях скорость истечения не превосходит иеск. км сек, то в Э. д. опа может достигать 100 км/сек и более. Однако с возрастанием скорости истечения растет и мощность струи Р, приходящаяся на ед. силы тяги, поскольку 7V = Pv/2, а с нею и вес энергосистемы. Оптимальна скорость истечения, при к-рой суммарный вес энергосистемы и рабочего вещества минимален. Оптимальные скорости возрастают при увеличении длительности полета и уменьшении уд. веса энергосистемы на ед. мощности. Эти скорости оцениваются в наст, время величинами 20 —100 км/сек. [c.513]

При облучении р—п-перехода и прилегающих к нему областей полупроводника светом возникает эдс па этом основано действие фотоэлементов. Большую известность приобрели солнечные батареи — кремниевые фотоэлементы (применяющиеся па спутниках), преобразующие энергию солнечного излучения в электрическую с кпд 10%. Приборы с р—п-переходами применяются также для обнаружения и регистрации потоков излучения (см. Фотодиоды, Фототриоды), в том числе радиоактивных излучений (см. Полупроводниковый детектор ядерных излучений). [c.116]

Термоэлектрические генераторы (ТЭГ). ТЭГ представляет собой батарею термоэлементов (рис. 156). При нагревании горячего спая и охлаждении холодного в цепи возникает электрический ток. ТЭГ хорошо компонуются с ядерными установками. В СССР созданы термоэлектрогенераторы Бета-1 , Бета-С , Пингвин , Эфир , использующие тепло радиоизотопов. Эти ТЭГ применяются как автономные источники электроэнергии на радиометеостанциях, маяках, высокогорных станциях. Полупроводниковые ТЭГ используются на космических объектах. В настоящее время мощность ТИГ и ТЭГ невелика. На электростанциях большой мощности может использоваться только МГД-метод преобразования теплоты в электроэнергию. [c.211]

Ядерный реактор, ) Солнце или химическая батар я [c.50]

После начала полетов в околоземное космическое пространство возникла задача энергообеспечения космических аппаратов различных типов. Одним из основных направлений этого развития были батареи на солнечной энергии, другим направлением - ядерные источники энергии. В этом плане проводились различные исследования и реализовывались различные проекты. К ним, в частности, относилась разработка компактных ядерных реакторов с термоэлектрическими полупроводниковыми преобразователями, реакторов-преобразователей с термоэмиссионными элементами, объединение ядерных реакторов с электрореактивными двигателями и создание на этой основе ядерных электрореактивных двигателей. Эти исследования проводились в различных институтах МСМ, прежде всего, в РНЦ Курчатовский институт , ГНЦ ФЭИ , ННО Луч и НИКИЭТ. [c.367]

В качестве первичных источников могут применяться различные генераторы электроэнергии - солнечные батареи, химические источники тока (гальванические элементы, аккумуляторы, топливные элементы), изотопные генераторы, автономные реакторы-электрогенераторы, а также энергетические установки различных типов - изотопные энергетическиеустановки,солнечныеэнергетические установки, ядерные энергетические установки и др. В энергетическую установку помимо [c.218]

Наиболее перспективной ЭУ для КА, рассчитанных на 3...5 и более лет активного существования, является ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) типа SNAP. Использование ЯЭУ наиболее целесообразно на ИСЗ со сроком активного существования более одного года и на КА, совершающих полет в областях, где интенсивность солнечного излучения недостаточна для эффективной работы солнечных батарей, а также на больших орбитальных и лунных станциях. [c.237]

Проводятся комплексные исследования технического облика, структуры и параметров систем энергоснабжения космических аппаратов, исследования путей повышения энергетических характеристик и ресурса солнечных батарей и фотопреобразователей, химических источников тока на никель-кадмиевой и никель-водород-ной основе, ядерных источников энергии, солнечных газотурбинных установок. Ведутся работы по созданию новых плазменных установок - генераторов высокотемпературного газа, используемых для изучения верхних слоев атмосферы Земли и применяемых для исследовательских целей в авиакосмической технике, плазмохи-мии, плазмометаллургии, а также исследования гидрогазодинамики, горения, теплообмена в условиях микрогравитации. [c.24]

Ионная имплантация была изобретена почти сразу после разработки биполярного транзистора. В основном патенте Шокли [4.7] уже описываются фактически все аспекты ионной имплантации. Тем не менее потребовалось долгое время (до конца 60-х годов), прежде чем эта методика была внедрена в производство. В 1962 г. с помощью ионной имплантации фосфора были изготовлены первые приборы ядерные детекторы [4.8], а в 1963 г. -солнечные батареи [4.9]. Одновременно Линхардом, Шарффом и Шиоттом [4.10] были развиты теоретические основы ионной имплантации — так называемая теория ЛШШ. Примерно с 1970 г. техника имплантации все шире и шире применялась в полупроводниковой технологии. Сначала были изготовлены МОП-транзисторы с самосовмещенными истоком и стоком, обладающие заданным пороговым напряжением, а позднее и биполярные транзисторы [4.11 - 4.13]. Сейчас, как уже отмечалось выше, ионная имплантация стала важнейшим методом легирования материалов. [c.105]

Еще одной серьезной проблемой, препятствующей широкому использованию ЭРД, является то, что для их функционирования необходимо наличие на борту космического аппарата очень мощного источника электроэнергии. Например, для ТМК-Э требовались огромные панели солнечных батарей площадью около 36 ООО м . Конечно же, о столь крупногабаритной конструкции тогда не могло быть и речи. Для электропитания ЭРД марсианского корабля предполагалось использовать компактный ядерный реактор с безма-шинным способом преобразования тепловой энергии (с помощью термоионных устройств или полупроводниковых термопар). [c.390]

Согласно эскизному проекту МКБС состоял из двух больших основных модулей массой от 80 до 88 тон каждый, запускаемых на орбиту ракетой Н-1 . Электропитание осуществлялось ядерной установкой мощностью 200 кВт еще 14 кВт резервной мощности давали солнечные батареи площадью 140 м . Два малых служебных модуля, вынесенные на кронштейнах, с помощью своих двигателей обеспечивали вращение станции вдоль продольной оси. [c.588]

Переделку климата красной планеты терраформисты хотят поручить микроорганизмам, которые, возможно, придется специально выводить на земных фермах , а затем отправлять на Марс. Кроме того, на красной планете, возможно, построят несколько автоматических фабрик, которые станут вырабатывать из горных пород кислород, азот, углекислый газ и выпускать их в атмосферу. Работать они будут на электроэнергии, получаемой с помощью солнечных батарей или ядерных реакторов. [c.808]

Следует заметить, что разработка рассмотренных здесь перспективных ракетных двигателей потребует намного больших усилий, чем это было в случае ЭРД. Электрические ракетные двигатели могут работать в составе бортовых энергодвигательных установок, использующих солнечные батареи или ядерные реакторы. Солнечные или ядерные двигательные установки с ЭРД имеют удельную массу 10 — 50 кг/кВт и обеспечивают скорости истечения в весьма широком диапазоне значений (10 - 10 м/с) при достаточно высоком КПД, Весьма широк также диапазон значений тяги, которой могут обладать ЭРД. Все это обеспечивает такому типу двигателей особое место среди всех перспективных ракетных двигателей. Есть поэтому основания ожидать, что в течение ближайших 10 — 20 лет ЭРД будут широко использоваться при решении различных задач, направленных на индустриальное освоение околоземного космического пространства. [c.48]

Как известно, бортовые источники энергии для ЭРД способны вы-рабатьшать постоянный ток низкого напряжения (солнечные батареи, термоэмиссионный ядерный реактор-генератор), либо переменный ток (ядерный реактор с турбогенератором). Двигатель 8ЕКТ-П, например, потреблял около 1 кВт электроэнергии, вырабатываемой солнечной батареей в виде постоянного тока с первичным напряжением около 60 В. [c.93]

В связи с развитием многоразовых систем вьшедения КА на низкие околоземные орбиты в последние годы широко обсуждаются также проекты многоразовых космических буксиров с ЭРД, предназначенных для межорбитальной транспортировки полезных нагрузок в околоземном космическом пространстве. Многоразовые космические буксиры являются естественным дополнением к многоразовым системам вьшедения, В качестве бортового источника энергии в гшх предполагается использовать солнечные батареи или ядерный реактор. [c.195]

Конструкции и изделия из металлов энергетических ядерных реакторов или используемые в космосе подвергаются воздействию как корпускулярного, так и электромагнитного излучения, энергия которых достаточна, чтобы привести к тому, что свойства материалов изменяются или теряются. Известно, например, что солнечные батареи спутника Телестар испортились под воздействием излучения. Значит, надо исследовать механизм радиационного повреждения в системах покрытий, предназначенных для межпланетных кораблей. Проблемы радиационных дефектов представляют большой интерес для специалистов по физике твердого тела, которые ищут наиболее подходящее теоретическое объяснение этих явлений. Установлено, что радиационный дефект возникает из-за эффектов ионизации, смещения атомов в материале заряженными частицами, проходящими через него. Число и величина этих смещений являются функцией интенсивности и продолжительности облучения и структуры материала. [c.278]

Двигатели Стирлинга являются перспективными для применения в тех областях, где использование обычных дигателей, работающих с подводом воздуха, невозможно. В первую очередь это относится к энергоустановкам подводных силовых систем и космических летательных аппаратов. Необходимость в автономных двигателях, способных работать независимо от условий окружающей среды, диктуется потребностью в преобразовании запасенной тепловой энергии в электрическую или механическую, предназначенную как для движителей, так и для выполнения других специальных задач. Требования к уровню мощности и продолжительности работы варьируются в данном случае очень широко. С одной стороны, потребность в малой мощности в несколько ватт для небольшого ресурса работы может быть обеспечена применением аккумуляторных батарей с другой стороны, потребность мощности в несколько тысяч киловатт для подводных лодок с длительным ресурсом работы — лишь энергоустановками с ядерным реактором и паровой турбиной. Для промежуточных ситуаций существует много различных комбинаций источников энергии и систем преобразования. [c.343]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...