Радиоизотопные источники питания.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТУРИЗМА И СЕРВИСА »

Институт сервисных технологий

Отделение среднего профессионального образования

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Источники питания радиоаппаратуры .

на тему: Атомные источники питания.

По специальности: «Техническое обслуживание и ремонт

Радиоэлектронной техники.

Студент, группы РТ-16-01: Михайлов Е.Р.

Преподаватель: Борисенков В.А.

Подольск

2018 г.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Атомные источники питания, что это такое? Стр.3

2. Ядерные реакторы и принцип их работы. Стр.3

3. Типы реакторов. Стр.4

4. Аварийные системы. Стр.4

5. Радиоизотопные источники питания. Стр.5

6. Заключение. Стр.5

Список использованной литературы. Стр.7

Приложение. Стр.8

Изм. У

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГУТИС.11.02.01.005.000 ПЗ

Атомные источники питания, что это такое?

Изм. У

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГУТИС.11.02.01.005.000 ПЗ

Атомные источники питания (далее АИП,) являют собой установкам для получения электроэнергии из распада радиоактивных изотопов элементов. Используется альфа, бета и иногда нейтронный распад. В настоящее время мы имеем два вида АИП – с управляемой ядерной реакцией (различные виды атомных реакторов) и с естественным атомным распадом (атомные батареи, атомные термо-генераторы). В случае с атомными реакторами применяют не только средства для трансформации энергии, но и средства для задержки ядерной реакции.

В теории возможен ядерный синтез – объединение лёгких ядер Li, H, He, с получением более тяжёлых химических элементов и выделением в результате этого большого кол-ва энергии – сейчас данная реакция протекает только во время взрыва водородной бомбы. В недавнем времени также была выдвинута гипотеза о получение энергии от кваркового распада атома, т.е. распада не самого атома, а его составных – протонов и нейтронов на кварки. Такой распад более безопасен чем ядерный, т.к. время этого распада намного меньше ядерного, а значит и нету возможности конденсации энергии и взрыва. Я могу предположить, что кварковый распад всё-таки будет сопровождаться альфа-излучением, т.к. электрон не может подвергнуться кварковому распаду из-за того, что он цельная частица, а значит потеряв свою орбиту после распада ядра, начнёт хаотичное движение.

Применение АИП имеет довольно обширный диапазон – карманные устройства, двигатели автомобилей (проект Ford Nucleon), источники электричества в многоквартирных домах, в исследовательских центрах, источники питания орбитальных спутников и космических зондов, силовые установки ледоколов/подводных лодок/авианосцев, промышленное применение на атомных станциях.

Ядерные реакторы и принцип их работы.

Чтобы собрать атомный реактор нужно знать что, в состав промышленной атомной силовой установки входят: герметичный бетонный металлизированный корпус с нейтронными отражателями и замедлителями; топливные стержни (в зависимости от типа реактора); регулирующие графитовые стержни – они будут также замедлять нейтроны; тяжёлая вода (вода с большим содержанием трития, и Li-6) – опять же для задержки нейтронов; первый водяной контур; второй водяной контур; третий

Изм. У

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГУТИС.11.02.01.005.000 ПЗ

водяной контур; турбина, электрогенератор; запасная водяная ёмкость для второго контура и запасная ёмкость с тяжёлой водой по давлением для первого контура; коллекторная яма. Процесс выработки электроэнергии: При ядерном распаде выделяется большое кол-во тепловой энергии, что нагревает тяжёлую воду в первом контуре, она в своей очереди через теплообменник передаёт тепло обычной воде из второго контура, тем самым охлаждаясь, далее образовавшийся пар во втором контуре подаётся на турбину и охлаждается третьим контуром, турбина же вращает электрогенератор, тем самым вырабатывая электричество.

Типы реакторов

1 Водо-Водяной Энергетический реактор (ВВЭР) – реактор без тяжёлой воды, подразделяется на обычный – с водяными контурами и кипящий реактор (КР) – пар вращающий турбину, образовывается в активной зоне (Рис. 1). 2 Газоохлаждаемый реактор (ГоР) – используется в военных целях для выработки плутония. 3 Реактор Большой Мощности Канальный (РБМК) – реактор на тяжёлой воде с графитовыми замедлителями описанный выше, имеет самый большой коммерческий успех (Рис 2). 4 Реактор-размножитель – реактор на быстрых нейтронах, в процессе облучения нейтронами изотопов, которые не могут использоваться в ЯР, создаёт из них пригодное ядерное топливо.

Аварийные системы.

Для предотвращений аварий существует уйма специальных предохранительных систем, дублирующие друг друга, но я рассмотрю только средства про которые написал выше. Просвинцованный метровый бетонный корпус - сдерживает давление воды, удерживает нейтронное и гамма-излучение. Тяжёлая вода, хоть и не везде используется, позволяет уменьшит скорость нейтронов, для охлаждения активной зоны. Отражатели нейтронов – служат одновременно для защиты внешней среды от нейтронного излучения и для управления ЯР. Ёмкости с водой – служат для охлаждения контуров и активной зоны, в том случае если основные теплоносители (тяжёлая и обычная вода) не справляются с теплоотводом. Графитовые стержни с Ni-6-напылением – замедляют нейтроны, в основном используются для управления ЯР. Коллекторная яма – яма находящаяся под дном ректора, в которую попадает расплавленное топливо уже в случае аварии.

Радиоизотопные источники питания.

АИП на основе естественного распада. Данные элементы используют в основном безопасные (при правильном использовании) для человека изотопы с альфа и бета-распадом, но АИП использующееся для техники имеют более опасные изотопы, включая изотопы U. Для того чтобы уловить и преобразовать выделенное тепло в электричество используют термоэлектрогенераторов – элемент в котором разница тепловых потоков приводит к образованию разницы потенциалов (ЭДС). Существует достаточно много полупроводников способных генерировать электроэнергию при воздействии на них высокой температурой, но в промышленности используется малый их процент, из-за низкого КПД, низкой надёжности, размеров, токсичности, высокой стоимости. Также используется термоэмиссионный преобразователь – элемент который использует явление выбивания электронов из металла при высокой температуре. В настоящее время подобные источники питания с изотопами U используются в зондах, т.к. энергии от солнечных батарей им явно недостаточно, также используются на некоторых спутниках (Рис 3). Для потребителей существует ядерные батареи, размеры которых не превышают размеры обычных пальчиковых батареек, к сожалению, из-за высокой сложности производства и высокой стоимости подобные элементы питания являют собой лишь опытные образцы к примеру российская батарея от Росатома на основе Ni-63, но существует исключение – Компания City Labs выпустила на рынок батарею NanoTritium (Рис. 4), основанную на использовании трития – изотопа водорода с двумя нейтронами.

Изм. У

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГУТИС.11.02.01.005.000 ПЗ

Заключение.

На сегодняшний момент довольно хорошо развита атомная промышленность только в сторону ядерных реакторов, ибо развитие миниатюрных АИП (кроме тех что находятся на зондах и спутниках) стало возможно только в начале 2000-х годов из-за возможности создания новых

Изм. У

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

РГУТИС.11.02.01.005.000 ПЗ

материалов. Явной проблемой для массового развития мини-АИП явно будет проблема с их переработкой, т.к. даже ядерные отходы от атомной промышленности не всегда возможно утилизировать, что точно приведёт к экологическим проблемам. Также стоимость мини-АИП может снизиться с началом массового их производства, но всё равно будет выше стоимости обычных источников питания, из-за дороговизны изотопов. Очень остро будет стоять проблема их использования в технике, т.к. из-за требований безопасности их довольно сложно включить в конструкцию. При том что, АИП будут более долговечными, по сравнению с обычными элементами питания, рано или поздно их придётся заменять, возможность данного процесса также должна быть включена в конструкцию, что только её усложняет.

Список использованной литературы.

Https://sdelanounas.ru

W ikipedia

Https://studopedia.org

Журнал «Юный Техник» 1/88

Приложение.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 4

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 359; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!