РИТЭГи, по мотивам статьи на AtomInfo.Ru Опции

[VBVB]

Одно "но", при создании подобных "слоек" необходимо учитывать теплопроводность, например, у предлагаемого церия в металлическом виде она в 2,5 раза выше, чем у плутония, а значит "ядро" может заметно нагреваться и тут есть риск образования сплава, а церий в таком случае способен вызвать химический взрыв. "Весёленький" РИТЭГ.

Металлы не годятся для этого случая.

В конкретном примере необходимо использовать диоксид церия CeO2 внутри и оболочку из диоксида плутония PuO2 снаружи. Для этих керамик должны быть близкие величины коэффициента термического расширения.
Увеличить теплопередачу от внутреннего ядра с CeO2 можно путем использования металлокерамики, т.е. просто использовать смесь CeO2 с мелкодисперсным порошком меди или серебра. Контакт между двумя типами керамик (CeO2-PuO2) можно осуществлять путем использования низкотемпературного сплава галлий-индий.

[LAV48]

Вот не нужно туда сплавы галлий-индий сувать, они совсем не хорошие по химии. Да и зачем жидкий металл для разделения "керамик"? И ещё, на сколько я понимаю, из диоксида церия керамику спечь тяжеловато, тугоплавкий он весьма.

В общем идея слоёных тепловыделяющих изотопных конструкций понятна и наверняка уже прорабатывалась, оставим её конструкторам данных источников.

[Татарин]

Одно "но", при создании подобных "слоек" необходимо учитывать теплопроводность, например, у предлагаемого церия в металлическом виде она в 2,5 раза выше, чем у плутония, а значит "ядро" может заметно нагреваться и тут есть риск образования сплава, а церий в таком случае способен вызвать химический взрыв. "Весёленький" РИТЭГ.

Эээ... но теплопроводность-то тут при чем?
При равном энерговыделении на границе с плутонием будет ровно та же температура. Просто при другой температуре будет другой градиент внутри самого церия (если теплопроводность выше, то перепад температур будет меньше, чем был бы в плутонии).

Вот если энерговыделение выше - то да. Однако, вряд ли это проблема: в ТЭГах вообще очень низкие (в сравнению с достижимым максимумом) температуры.

[LAV48]

Если считаем РИТЭГ для условий не крайнего севера, а космического аппарата, то температуры там будут сотни градусов Цельсия на радиаторе, а внутрях могут достигать температур плавления многих металлов. При этом, температурный градиент на плутониевом одеяле экране будет много выше, чем в ядре из церия, а тот относительно легкоплавок (если считать чистый металл).

[Татарин]

Если считаем РИТЭГ для условий не крайнего севера, а космического аппарата, то температуры там будут сотни градусов Цельсия на радиаторе, а внутрях могут достигать температур плавления многих металлов. При этом, температурный градиент на плутониевом одеяле экране будет много выше, чем в ядре из церия, а тот относительно легкоплавок (если считать чистый металл).

Ограничивает-то максимальная температура, а не средняя.

Ниже теплопроводность - высокий градиент - значит, при некой максимально допустимой в центре у нас на краях значительно ниже.
Выше теплопроводность - малый градиент и перепад - значит, при той же допустимой в центре у нас температура на краях выше.

Или, если отталкиваемся от заданной температуры на краях, при высокой теплопроводности в центре у нас температура ниже. При малой теплопроводности - выше.

Повышение теплопроводности и снижение градиентов всегда - чистый плюс.
Плохой пример - это замена плутониевой керамики в центре на материал с меньшей теплопроводностью.
Вы не с того конца подошли.

[Dozik]

В конкретном примере необходимо использовать диоксид церия CeO2 внутри и оболочку из диоксида плутония PuO2 снаружи. Для этих керамик должны быть близкие величины коэффициента термического расширения.

Да забудьте вы про церий: у дочерннего - выход жесткого гамма-излучения на пару процентов. С учетом нескольких кг того церия - надоесть защиту ставить.
Плутоний-238 и стронций-90 - вот главная дорога... Несмотря на то, что последний чистый бета-излучатель (вместе с дочерним иттрием) - но светит тормозным рентгеном от такого РИТЭГа прилично.

Сообщение отредактировал Dozik - 8.1.2016, 23:36

[Татарин]

Да забудьте вы про церий: у дочерннего - выход жесткого гамма-излучения на пару процентов. С учетом нескольких кг того церия - надоесть защиту ставить.
Плутоний-238 и стронций-90 - вот главная дорога... Несмотря на то, что последний чистый бета-излучатель (вместе с дочерним иттрием) - но светит тормозным рентгеном от такого РИТЭГа прилично.

Можно и стронций. Он дешёвый, распадается быстро и довольно энергоёмкий: ~7МэВ/ядро вместе с иттрием. Против ~5МэВ у плутония. Но стронций в 2.5 раза легче на ядро и в 2.5 раза активнее, так что выигрыш по плотности энергии неплохой получается. Если, конечно, стронций в титанат закатывать, то не так здорово...

Но в общем, плутониевая защита - вполне себе выход для мощных космических РИТЭГов. И цена более романтичная, и по энергии выигрыш.

[Ultranauth]

Господа, а вот еще какой вопрос давно мучает про Плутоний-238.

В свое время я искал всякие документы по восстановлению производства Pu238 в США, и там в расчетах баланса необходимого Pu238 для Конгресса регулярно попадался расход на "национальные нужды". Т.е. скорее всего какое-то военное или околовоенное применение. Более того, идею того, что такое применение есть поддерживает тот факт, что и в США и в СССР (в НИИАР) были созданы линии по производству Pu238 в количествах не менее пары килограмм в год. А линии эти, как мне кажется - не такое и простое дело, учитывая с чем приходится возится. Значит была какая-то нужда, и вряд ли это НАСАвские РИТЭГи, и уж точно в СССР это не потребности условных "Луноходов".

Так что вот вопрос в том, что же это за "национальные нужды" могут быть у плутония-238.

[AtomInfo.Ru]

Так что вот вопрос в том, что же это за "национальные нужды" могут быть у плутония-238.

Due to its classified nature, a non-defense national security application can be characterized by what it is not, as delineated below.

• It is not used in any nuclear weapons.
• It is not used in any nonnuclear weapons.
• It is not used in any military satellites or in space.
• It is not used in any missile defense systems.

http://www.globalsecurity.org/space/librar...D_AppendixE.pdf

То есть, не оружие (ядерное и неядерное), не военные спутники и не ракетные системы.

А дальше, кто ж его знает...
Но non-defense national security application - это, скорее всего, имеет отношение к разведке/контрразведке, а не к армии.

[AtomInfo.Ru]

Ну и был в Штатах один чувачок, который в своё время объяснял это так (в интернете находится):

Well, what I can tell you is what we know now. And that is we´ve been asked to produce this stuff for NASA, space missions and for terrestrially based national security missions. Period.

То есть, это некие миссии, которые выполняются на Земле. И скорее всего, имеют длительность годы и более, иначе нет смысла конкретно в плутонии. То есть, это не полёты Predator'ов, а скорее, некие стационарные точки.

[AtomInfo.Ru]

Или нестационарные...

А дальше, наверное, копать ненадобно. Потому как можно совершенно случайно раскрыть какую-нибудь особо тайную операцию ЦРУ. А потом на форуме начнутся всякие шевеления с американских IP, а мне по ночам начнут названивать с радостной новостью о том, что я выиграл в лотерею бесплатный отпуск в заповеднике Орегона и мне нужно срочно туда приехать, всё оплачено. А я хочу спать по ночам, а не ругаться со странными людьми английским матом

Но про себя, не вслух, можно в принципе сконструировать варианты, когда ЦРУ может понадобиться источник на плутонии-238.

[VBVB]

Но стронций в 2.5 раза легче на ядро и в 2.5 раза активнее, так что выигрыш по плотности энергии неплохой получается. Если, конечно, стронций в титанат закатывать, то не так здорово...

У стронция не очень удачные химические свойства по весовой энергоэффективности для РИТЭГов.
Материал или в виде титанатной, алюминатной или фторидной керамики должен быть, что сильно снижает весовую долю стронция и удельный энергозапас.

В этом отношении Pu-238 и Cm-244 с их высокоплотными оксидами явно рулят.

[VBVB]

Так что вот вопрос в том, что же это за "национальные нужды" могут быть у плутония-238.

Может в элементах питания датчиков противолодочной системы SOSUS?

Несколько раз обращал внимание на упоминания, что РИТЭГи с лантаноидными радионуклидами ранее усиленно использовались подразделением глубоководных исследований ВМС США. Типа глубоководные скафандры для водолазов ими обогреваются и в батискафах флотских они также имеются/имелись.

[AtomInfo.Ru]

Может в элементах питания датчиков противолодочной системы SOSUS?

non-defense

Скорее, это ЦРУ и проч., а не армия.

[VBVB]

А дальше, кто ж его знает...
Но non-defense national security application - это, скорее всего, имеет отношение к разведке/контрразведке, а не к армии.

Может все проще и имеется в виду использование в качестве 238Pu-Be нейтронного источника для обнаружения всяких нездоровых вещей (делящиеся материалы, радионуклиды и ВВ) в системах безопасности на американских таможнях/аэропортах/портах?

[AtomInfo.Ru]

Может все проще и имеется в виду использование в качестве 238Pu-Be нейтронного источника для обнаружения всяких нездоровых вещей (делящиеся материалы, радионуклиды и ВВ) в системах безопасности на американских таможнях/аэропортах/портах?

А не дороговато ли?

Плюс ко всему, это расползание плутония по стране. С учётом регулярных сообщений об утере/краже источников в промышленности и медицине, делать упор на плутоний рискованно (пусть даже физзащита на пунктах пропуска поставлена лучше, чем в гражданском секторе).

[VBVB]

А не дороговато ли?

Плюс ко всему, это расползание плутония по стране. С учётом регулярных сообщений об утере/краже источников в промышленности и медицине, делать упор на плутоний рискованно (пусть даже физзащита на пунктах пропуска поставлена лучше, чем в гражданском секторе).

Так количества плутония-238 небольшие будут тратиться на эти цели. Его то на источник среднемощный совсем немного надо - субграммы/грамм.
Да и кому в голову придет воровать нейтронный источник из системы физической защиты таможни/порта? Из малого количества этого радионуклида грязную бомбу не сделать.

Америций-241 вон в датчиках дыма до сих пор используется, хотя та еще радионуклидная отрава.

[AtomInfo.Ru]

Да и кому в голову придет воровать нейтронный источник из системы физической защиты таможни/порта?

Скорее, не воровать. Его могут.... м-м, потерять флотским способом, например. Реальной угрозы никакой, но вони от местных активистов будет много.

Украсть тоже могут. Не для терроризма, а ради металлолома.

[AtomInfo.Ru]

В добавок, портовые детекторы в Штатах - тема чувствительная, но не чрезмерно засекреченная.

А по плутонию нагоняют страстей.

Кстати, как конспирологический вариант - вообще ничего с ним не делают, спокойно хранят на складах, а пишут про national security чтобы сбить остальные страны с толку и направить на тупиковый технологический путь. Такое тоже бывает (см. в другой ветке про топливо от Лайтбридж).

[Dozik]

Может все проще и имеется в виду использование в качестве 238Pu-Be нейтронного источника для обнаружения всяких нездоровых вещей (делящиеся материалы, радионуклиды и ВВ) в системах безопасности на американских таможнях/аэропортах/портах?

Плюс просто как источники альфа-излучения и нейтронов в различных лабораториях и институтах?