Оценка эффективности создания термоэлектрогенератора микронного размера

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный исследовательский ядерный университет

«МИФИ»

Физико-технический факультет

Кафедра №78 «Физико-технических проблем метрологии»

ОТЧЕТ

о прохождении производственной практике на тему:

Оценка эффективности создания термоэлектрогенератора микронного размера.

Введение

Создание миниатюрных источников энергии длительного срока жизни является очень актуальной задачей для дальнейшего развития нанотехнологий. Для макрообъектов есть такая технология, как Радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РИТЭГи), которые используются как источники электропитания в навигационных маяках, радиомаяках и метеостанциях. Принцип их действия в преобразовании тепловой энергии распада высокоактивного стронция в электричество.

Идея масштабирования этой технологии в микроразмеры появилась относительно давно, но все рассматривали ее как неперспективную в связи с тем, что с уменьшением размера источника, помимо уменьшения эффективности нагрева за счет распада, возникает задача создания эффективных микроразмерных термоэлектрогенераторов, а отсюда уже вытекает цель работы - оценить потенциальную эффективность радиоизотопного термоэлектрогенератора микронных размеров. Для этого были поставлены следующие цели:
а) сделать выбор ядерного материала для радиоизотопного термоэлектрогенератора микронных размеров;
б) предложить способ локального осаждения ядерного материала;
в) оценить потенциальную эффективность подобного РИТЭГ.

Выбор ядерного материала для радиоизотопного термоэлектрогенератора микронных размеров

Источником тепла, или топливом радиоизотопных источников тока являются достаточно короткоживущие радиоактивные изотопы различных химических элементов, неустойчивые к альфа-распаду и бета-распаду. Основными требованиями к изотопам и, соответственно, к источникам тепла изготовленных из их соединений и сплавов являются: достаточно большой период полураспада, безопасность в обращении и эксплуатации (желательно отсутствие жёсткого гамма-излучения и нейтронов), высокая температура плавления сплавов и соединений, большое удельное энерговыделение.

Радиоактивное излучение, образуемое в результате распада, должно легко преобразовываться в тепло. Оно так же не должно быть проникающим. Нейтронное и гамма-излучение по этим причинам не подходят. Лучше всего подойдет альфа-излучение, так как почти не требует экранирования. Бета-излучение и рентгеновское уже требуют защитную свинцовую оболочку, что ведет к увеличению веса установки.

Вывод: рекомендуется использовать альфараспадчики, например, плутоний238.