Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [39] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93

Однако если вопрос о целесообразности включения термоэлектрогенераторов в различные области энергетических установок пока еще спорен, то их применение как утилизаторов тепловой энергии в ряде случаев оказывается более предпочтительным, чем применение утилизационных котлов. Интересно отметить, что такая замена тем более целесообразна, чем меньше мощность энергетической установки (а следовательно, и количество энергии, уносимой уходящими газами) и нем больше требования к минимизации эксплуатационных расходов и обеспечению надежности утилизационного устройства.

Следует особенно подчеркнуть, что непрерывно ведущаяся работа по улучшению эффективности существующих и изысканию новых термоэлектрических материалов не позволяет еще однозначно решить вопрос о границах целесообразности применения термоэлектричества в судовой энергетике. Однако при необходимости удовлетворить какому-то весьма специфическому требованию, даже при меньшей эффективности термоэлектрических генераторов, применение может оказаться более целесообразным, чем применение машинных преобразователей энергии.

РАДИОИЗОТОПНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

При использовании радиоизотопных источников энергии, не требующих каких-либо химических агентов или окислителей, отпадают все проблемы, связанные с организацией подачи и сжигания топлива. Именно по этой причине они находят широкое применение на искусственных спутниках Земли как источники тепловой энергии, преобразуемой в электрическую при помощи термоэлектрогенераторов. Несомненные перспективы применения систем радиоизотопный источник - термоэлектрогенератор открываются и в судостроении, особенно в случае небольших мощностей - до 1 кет. ,

В связи с этим представляет интерес рассмотрение основных характеристик радиоизотопных источников энергии [34], [108], [119]. Из теории строения ядра известно, что при одинаковом числе протонов ядра элементов могут содержать различное число нейтронов. Такие ядра носят название изотопов. Среди большого количества различных изотопов есть такие, которые характеризуются самопроизвольным распадом ядра с испусканием а- и Р-частиц и Y-излучения. В результате определенной последовательности распадов образуются стабильные ядра, и процесс распада прекращается.

Испускаемые при радиоактивном распаде частицы, обладающие значительной кинетической энергией, быстро теряют ее, взаимодействуя с ядрами материалов. Эта энергия выделяется в виде теплоты, которая при помощи термоэлектрогенераторов может быть частично преобразована в электрическую энергию. 120



Процесс радиоактивного распада не зависит от химического соединения, содержащего радиоактивный изотоп, или физического состояния последнего. Скорость радиоактивного распада определяется по формуле

-dt =-«Лиз.

где Лиз - количество атомов изотопа, атом/см: а - постоянная распада. Из этой формулы следует, что

где Лоиз - количество атомов изотопа в начальный период, атом/см;

е - основание натуральных логарифмов. Обычно в качестве основной характеристики радиоактивного изотопа рассматривается период полураспада, т. е. время, за которое распадается половина первоначального количества атомов:

0,6931 = -- сек.

В отличие от химических источников энергии радиоизотопные источники характеризуются переменной во времени величиной выделяемой энергии. Поэтому возникает необходимость определять их мощность исходя либо из некоторой средней величины, либо из величины мощности, требуемой в конце расчетной длительности эксплуатации.

Удельная мощность радиоизотопного источника энергии может быть найдена из соотношения

= 4,85-10 Щe- ет/кг, (82)

Щиз "изА

где Шоиз - начальная масса изотопа, г; Шиз - масса изотопа, г; 2 Qhct - суммарная энергия, выделяемая в процессе радиоактивного распада, дж; tx/ - период полураспада, сутки; t - время распада, сутки. В настоящее время известно очень большое количество радиоактивных изотопов, однако не все они пригодны для использования в энергетике вследствие относительно небольших периодов полураспада и ряда других причин. В табл. 7 приведены данные для основных радиоизотопных веществ, которые могут рассматриваться как источники тепловой энергии для термоэлектрических генераторов малой мощности.

Из таблицы видно, что различие физических свойств и удельных энерговыделений радиоактивных изотопов настолько велико,



Энергетические характеристики радиоизотопиых источников теплопой энергии

Радиоизотопный источник тепловой энергии

Период полураспада, годы

Химическая формула

Вид радиоактивного излучения

Величина удельного тепловыделения

Удельный вес, Г/см

Биологическая защита

вт/Г

Продукты переработки отработавшего ядерного топлива

Р, V

0,001 0,2

2ч-3

От уквантов высокой энергии

27,7

Титанат SrTiO.,,-SrO

0,20

, 0,9

Должна быть рассчитана на поглощение тормозного Y-излучения, обусловленного первичным р-излучением

Сг"

26,6

Р(т)

0,072

0,215

От Y-квантов

Се! 44

0.78

Окисел СеОз

Р(т)

2,30

13,8

» »

2,62

Окисел РшаСз

0,18

Ро210

0,38

Металлический

1320

Необходима лишь при возникновении вторичного у-излучения

86.4

Окисел PuOa

0,56

16,6

То же

0,45

Окисел

1170

9,81

» »

17,6

Окисел

22,4

9,81

» »

Металлический

29,5

» »



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [39] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93



0.001