Generatore termoelettrico a radioisotopi: differenze tra le versioni

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Versione delle 13:34, 14 mar 2019

Particolare del generatore termoelettrico a radioisotopi della sonda Cassini
Schema di un RTG usato sulla sonda Cassini

Un generatore termoelettrico a radioisotopi o radioisotope thermoelectric generator (RTG) è un generatore di energia elettrica basato sul decadimento di isotopi radioattivi.

Descrizione e funzionamento

Il pellet di plutonio, la fonte di energia dell'RTG

È composto da due parti: una fonte di calore e un sistema per la conversione del calore in elettricità. La fonte di calore, il modulo General Purpose Heat Source (GPHS), contiene un radioisotopo, il plutonio 238, che si riscalda a causa del proprio decadimento radioattivo. Il calore è trasformato in elettricità da un convertitore termoelettrico che sfrutta l'effetto Seebeck: una forza elettromotrice è prodotta dalla diffusione di elettroni attraverso l'unione di due differenti materiali (metalli o semiconduttori) che formano un circuito quando i capi del convertitore si trovano a temperature differenti.

Applicazioni

I generatori RTG sono usati a partire dalle missioni Apollo sulla Luna nel campo dell'esplorazione spaziale.

Nel caso della missione Cassini il generatore termoelettrico era costituito da 18 moduli separati, mentre il Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG), usato ad esempio per il Mars Science Laboratory, è composto da 8 moduli e fornisce 120 W di potenza elettrica[1].

I moduli sono progettati per resistere ad ogni possibile eventualità: esplosione o incendio del veicolo di lancio, rientro in atmosfera seguito da impatto sul terreno o in acqua, e situazioni seguenti all'impatto. Uno schermo esterno in grafite provvede alla protezione contro i danni strutturali, termici e corrosivi di un potenziale rientro; inoltre, il combustibile è in forma di diossido di plutonio 238, un materiale ceramico resistente alla rottura. In tre diverse occasioni RTG erano a bordo di satelliti nella fase di rientro, ma non hanno portato alla dispersione di materiale radioattivo[2].

Sicurezza

In seguito all'incidente dello Space Shuttle Challenger, avvenuto il 28 gennaio 1986, venne considerata la possibilità di applicare uno schermo aggiuntivo al generatore; ma anche se questo potesse garantire protezione nelle vicinanze della zona di lancio, la sua notevole complessità aumenterebbe i rischi di una missione. In caso di avaria, uno schermo aggiuntivo potrebbe aumentare in maniera significativa le conseguenze di un impatto con il suolo.

Elenco degli RTG americani che hanno volato

(N.B. lo SNAP-27 è stato trasportato in tutte le missioni Apollo successive alla 11, fino alla Apollo 17, per alimentare l’ALSEP)[3]

Missione RTG Materiale della termocoppia Destinazione Data di lancio Lunghezza della missione (anni)
Transit 4A SNAP-3B7(1) PbTe Orbita terrestre 1961 15
Transit 4B SNAP-3B8 (1) PbTe Orbita terrestre 1962 9
Apollo 12 SNAP-27 RTG (1) PbTe Superficie lunare 1969 8
Pioneer 10 SNAP-19 RTG (4) PbTe Pianeti esterni 1972 34
Triad-01-1X SNAP-9A (1) PbTe Orbita terrestre 1972 15
Pioneer 11 SNAP-19 RTG (4) PbTe Pianeti esterni 1973 35
Viking 1 SNAP-19 RTG (2) PbTe Superficie marziana 1975 4
Viking 2 SNAP-19 RTG (2) PbTe Superficie marziana 1975 6
LES 8 MHW-RTG (4) Si-Ge Orbita terrestre 1976 15
LES 9 MHW-RTG (4) Si-Ge Orbita terrestre 1976 15
Voyager 1 MHW-RTG (3) Si-Ge Pianeti esterni 1977 41
Voyager 2 MHW-RTG (3) Si-Ge Pianeti esterni 1977 41
Galileo GPHS-RTG (2)RHU(120) Si-Ge Pianeti esterni 1989 14
Ulysses GPHS-RTG (1) Si-Ge Pianeti esterni /Sole 1990 18
Cassini GPHS-RTG (3)RHU(117) Si-Ge Pianeti esterni 1997 11
New Horizons GPHS-RTG (1) Si-Ge Pianeti esterni 2005 3 (17)
MSL MMRTG (1) PbTe Superficie marziana 2011 3

Note

  1. ^ MMRTG January 2008.pmd Archiviato il 19 gennaio 2012 in Internet Archive.
  2. ^ NuclearConnect - ANS
  3. ^ Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG) Ryan Bechtel - Power System Safety Manager - U.S. Department of Energy (PDF), su nasa.gov.

Voci correlate

Altri progetti

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