Свободное пространство корпуса заполнено теплоизоляцией, внешняя поверхность покрыта тонким слоем термостойкой краски с коэффициентом излучения = 0,85. Габаритные размеры генераторов: j\fg 5-высота 128 мм, диаметр 195 мм; № 6-высота 126 мм, диаметр 196 мм; № 7 - высота 210 мм, диаметр 190 мм.Площадь излучающей поверхности генератора № 7 составляет 900 см. При испытаниях после 2000 ч работы мощность источника тепла уменьшилась в два раза, соответственно электрическая мощность снизилась до 2,52 Вт, КПД-до 1,55%. В 1965 г. такого типа генератор установлен [49] на одном из одновременно запущенных спутников Космос-80 , Космос-81 , Космос-82 , Космос-83 , Космос-84 . После этого на одном из искусственных спутников Земли типа Космос был установлен еще один изотопный термоэлектрический генератор большей мощности.

Фирма Martin начиная с 1961 г. провела разработку генератора СНАП-1А мощностью 125 Вт и ресурсом 1 год. Радиоактивный источник церий-144 с активностью 880 ООО Ки реализовал тепловую мощность 6500 Вт. Термоэлементы изготовлены из РЬТе, количество элементов в батарее 227. Из-за технических трудностей и в связи с успешной эксплуатацией солнечных источников на первых искусственных спутниках Земли работы по реализации СНАП-1А были прекращены. >

Разработана серия генераторов СНАП-3 малой электрической мощности (см. табл. Х.15). Первые варианты СНАП-ЗА1 и СНАП-ЗА2 - экспериментальные - топливом не загружались.

Серия СНАП-ЗВ состояла из восьми моделей. Генераторы СНАП-ЗВ1, СН.Ш-ЗВ2, СНАП-ЗВ4 были заряжены полонием-210 активностью 1495 и 2170 Ки соответственно. Тепловая мощность 48; 55,6 и 69,6 Вт. В моделях СНАП-ЗВ7, СНАП-ЗВ8 использован изотоп плутоний-238 (1600Ки); тепловая мощность 52 Вт. Применены термоэлементы п-типа из РЬТе с добавкой висмута (диаметром 0,57 см), р-типа - из РЬТе с добавкой натрия (диаметром 0,53 см);

[длина термоэлементов 2,54 см. В генераторе термоэлементы вмонти-[рованы радиально вокруг топливного блока (рис. Х.42). Коммута-1ЦИЯ по горячей части произведена железными пластинами, холодные [спаи прижаты к кольцу из алю-1 МИНИН.* Изоляция между тепловым [блоком и термобатареей из окиси алю-) МИНИН, ветви термоэлементов помеще-I ны в слюдяные втулки. Термоэлементы прижаты пружинами к тепло-I вому блоку. Корпус генератора ди-[аметром 12,1 см и высотой 14 см

[Рис. Х.42. Схематический разрез ге- нератора СНАП-ЗВ:

/ - электрические контакты; 2 - теплоизолирующий порошок; 3 - термоэлемент; 4 -. изотоп; 5 - изоляция; 6 - медная полусфе-

)а; 7 - топливный блок; S -паяный шов;

I - пружина; 10 - поджимное устройство; - цоколь холодных спаев; /2 - электроизолирующая втулка; 13 - кольцо горячих спаев; 14 -~ ампула [42].

изготовлен из двух медных полусфер и цилиндрической части, заполнен гелием при нормальном давлении. Утечкой гелия регулировалась мощность генератора. Защиты от излучения не было. Генераторы установлены на спутниках Транзит-4А и ТранЗит-4В . Выходная мощность в космическом пространстве уменьшилась на 10% из-за перегрева холодных спаев на 56 К. Первый генератор проработал в клсмосе несколько лет, второй -около 7 мес. [68].

Дальнейшее совершенствование конструкции проведено в СНАП-9А. Здесь использовано топливо плутоний-238; термоэлементы

из РЬТе собраны в 36 модулей. Термобатарея развивала электрическую мощность 25 Вт. Модули вмонтированы в корпус шестигранной формы (рис. Х.43). Тепловой блок, как и в предыдущих моделях, помещен в центре генератора. Применена тепловая изоляция внутри генератора из материала типа Min- К. Для улучшения рассеяния тепла корпус снабжен шестью излучающими ребрами. Два генератора запущены в космос в 1963 г.

Генераторы типа СНАП-И разрабатывались для мягкой и жесткой посадок на Луну [42, 50]. Для предотвращения нарушения природного баланса тяжелых элементов на лунной поверхности в качестве топлива использован кюрий-242. В генераторе для мягкой

посадки тепловой блок изготов- лен в виде полого цилиндра; этим устраняется перегрев в центральной части топлива и создается

Рис. Х.43. Общий вид генератора СНАП-9А: а - сверху; б - сбоку [42].

объем для накопления гелия. Топливо изготовлено из сплава, состоящего из 6,3 г кюрия-242, 7,7 г америц я и 70 г золота. Общая масса топлива 84 г, объем 4,6 см*. Продуктом распада кюрия-242 является плутоиий-238. Температура горячих спаев батареи 538° С, холодных 210° С, развиваемое при этом электрическое напряжение 3 В, мощность 19 Вт. В качестве термоэлектрического материала генератора использован РЬТе. Термоэлементы имеют длину 12,5 мм, диаметр 8,5 мм (п-ветвь) и 9,2 мм (р-ветвь). Их количество в батарее 30. Коммутация термоэлементов произведена металлическими пластинами, изоляция коммутационных пластин - окисью алюминия.

В варианте СНАП-11 для жесткой посадки на Луну предусмотрено применение прямоугольного теплового блока и термобатареи (64 элемента) из силицида кобальта. Оси термоэлементов параллельны направлению удара припосадке. Тепловая мощность изотопного источника 250 Вт, активность изотопа И 130 Ки. Температура на горячих спаях 750° С, на холодных 240° С; развиваемое напряжение 3 В, электрическая мощность 13 Вт.

Разработан вариант СНАП-11 для зонда Сервейр , рассчитанный для мягкой посадки на Луну, проектной мощностью 25 Вт и ресурсом 4 мес. Конструкция его подобна СНАП-11 для мягкой посадки. Проведены испытания опытного образца в 1966 г. в течение 90 дней; мощность генератора достигала 20 Вт при использовании 20 г кюрнЯ-242.

Для спутника связи разработан генератор СНАП-17 с изотопом стронцнй-90 мощностью 25-30 Вт, напряжением 6,6 В при токе 3,8 А. Размеры прибора: высота 31,75 см, диаметр 16,76 см; поверхность излучателя 0,121 м. Масса генератора 13,6 кг, срок службы 3-5 лет. Генератор проработал на спутнике связи с 1963 по 1965 г. [90].

.Генератор СНАП-27 изготовлен по программе Аполлон [63]. Изотопный источник плутоний-238 развивал тепловую мощность 1450 Вт. Изотоп помещен в ампулу диаметром 6,3 см, длиной 39,6 см. Ветви термоэлемента нз РЬТе (п-ветвь) и РЬТе - SnTe (р-ветвь); температура горячих спаев 590° С, холодных 275° С. Батарея развивала электрическую мощность 56 Вт. Диаметр генератора с восемью ребрами для рассеяния тепла 40 см, высота 46 см. Масса установки 165 кг. Генератор оставлен на Луне для питания научной аппаратуры и передачи информации на Землю в течение года [76].

Генератор СН.П-19, аналогичный СНАП-27, использован в 1969 г. на метеорологическом спутнике Землн Нимбус . Электрическая мощность его 50 Вт, изотопное топливо плутоний-238 [50]. Дальнейшее развитие конструкций генераторов этого типа производится с целью их применения при полетах к Юпитеру и Марсу. В первом случае используются четыре генератора общей мощностью 120 Вт, во втором мощность составляет 150-500 Вт, срок службы - не менее двух лет. В генераторах двухкаскадные батареи Ge-Si и РЬТе с КПД 4,2%.

Разработаны и внедряются проекты изотопных генераторов повышенных мощностей: СНЛП-29 на полонии-210 мощностью 500 Вт для обитаемых космических станций; генераторы на полонии-210, плутонии-238, кюрии-244 с предельной для изотопных генераторов электрической мощностью 10 кВт.

Ведутся разработки изотопных генераторов в Западной Европе. Во Франции в 1966 г. изготовлен генератор на полонни-210 (210 Кн) тепловой мощностью 6,4 Вт. Термоэлементы из Bi-Tfe, электрическая мощность 0,3 Вт, КПД 4,7%, масса генератора 0,5 кг. В 1968 г. изготовлен генератор с топливом из титаната стронция, термоэлементы из Ge-Si, температура горячих спаев 900°С, развиваемая электрическая мощность 12,5 Вт. В ФРГ в 1965 г. демонстрировалась модель космического генератора мощностью 50 Вт с КПД 6%. Разрабатываются варианты генераторов с термоэлементами из Ge-Si мощностью 10 Вт, КПД 6%. Фирма Sieniens -- Schuckert Werke разрабатывает генераторы с термоэлементами из Ge-Si мощностью 100-125 Вт, КПД до 6%; рассматриваются варианты генераторов с различными источниками тепла и с различной удельной мощностью. При использовании топлива стронций-ЧО получена удельная мощность 0,45 кг/Вт, плутоний-238 -0,28 кг/Вт, кюрий-242 - 0,15 кг/Вт, актиний-227 - 0,l2 кг/Вт [87].

§ 4. Реакторные генераюры

Реакторные генераторы с термоэлектрическими батареями могут быть использованы для питания спутников-лабораторий, создания мощных систем ретрансляторов радио и телевидения, обитаемых баз на .Пуне и т. д. Такие генераторы перспективны для применения

Чпппнетпы шроиогенераторов с реакторным источником тепла

азработчик, тип

М.)1Ци>сть, кВт

электрическая

теп-

л )вая

кпд.

реактора

Отвод тепла от реактора

Действующие

для энергообеспечения обитаемых подводных лабораторий, автоматических станций и др. [35, 50, 63, 92].

К настоящему времени созданы как варианты действующих термоэлектрических устройств с ядерными реакторами, так и многочисленные проекты различного назначения и мощности. Ниже рассматриваются наиболее характерные из них. Основные параметры генераторов приведены также в табл. Х-16.

В СССР изготовлен высокотемпературный реакторный генератор на быстрых нейтронах Ромашка мощностью 0,5 кВт. Его схема приведена на рис. Х.44. Тепло от реактора, расположенного

в центре генератора, по теплопроводящим материалам передается цилиндрической термобатарее,охлаждение ее холодных спаев производится ребристым излучателем. В реакторе использовано 49 кг урана-235 (90% обогащения). Активная зона реактора состоит из 11 дисковых твэлов, помещенных в графитовые кассеты, радиального отражателя из графита и внешнего отражателя из металлического бериллия. Торцовые отражатели изготовлены также из бериллия. .Автоматическое и ручное регулирование мощности и аварийная защита производятся четырьмя стержнями и нижним отражателем. Температура в центре реактора 1800° Ci температура торцового