РАДИОИЗОТОПНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР
RADIOISOTOPIC PHOTOELECTRIC GENERATOR

Устройство относится к радиоизотопной энергетике и может быть использовано в энергетических установках, предназначенных для длительной автономной работы в труднодоступных и малонаселенных районах Земли, а также в условиях космического пространства. Устройство содержит герметичный корпус с размещенной внутри батареей тонких соединенных между собой фотоэлектрических преобразователей, покрытых радиолюминесцентной краской и уложенных в стопку, контакты которых выходят из корпуса. В фотоэлектрических преобразователях энергия световых квантов испускаемых радиолюминофором преобразуется в электрический ток. За счет конструкции из тонких фотоэлектрических преобразователей общие габариты батареи сильно уменьшаются, так же уменьшается количество необходимого радиоизотопа. Технический результат - увеличение общего КПД устройства.
Изобретение относится к области преобразования энергии распада радионуклидов в электрическую энергию, а точнее к радиоизотопной энергетике, и может быть использовано в энергетических установках, предназначенных для длительной автономной работы в труднодоступных и малонаселенных районах Земли, а также в условиях космического пространства.
Радиоизотопный фотоэлектрический генератор (РИФЭГ) включает в себя фотоэлектрические преобразователи, покрытые радиолюминесцентной краской. В фотопреобразователях энергия световых квантов испускаемых радиолюминофором преобразуется в электрический ток. Известен радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ), описанный в патенте РФ №2458420, содержащий герметичный корпус, радиоизотопный источник тепла, термоэлектрическую батарею, теплоизоляцию, выполненную в виде двух колец, и теплозащиту, установленную снаружи по периметру корпуса.
Недостатком такого генератора является его сравнительно низкий КПД, не превышающий, обычно, 8%.
Известен также радиоизотопный генератор (см. статью В.Ю. Баранов, А.Ф. Паль, А.А. Пустовалов, А.Н. Старостин, Н.В. Суетин, А.В. Филиппов, В.Е. Фортов «Радиоизотопные генераторы электрического тока» в книге «Изотопы: свойства, получение, применение», в 2-х томах, под. ред. Баранова В.Ю., М.: Физматлит, 2005, т. 2, с. 271-276, рис. 17.1.13-17.1.15), содержащий герметичную камеру, в полости которой находятся радиоизотопный альфа- или бета-излучатель в виде тонкостенной пластины, рабочий газ ксенон и фотоэлектрический преобразователь, размещенный в виде пластины напротив радиоизотопного излучателя.
Недостатком такого радиоизотопного генератора является то, что значительная часть энергии, выделяющейся при радиоизотопном распаде, не используется, а удаляется из генератора в виде тепла.
В качестве прототипа был выбран радиоизотопный фото-термоэлектрический генератор (РИФТЭГ), описанный в патенте №2595772, включающий в себя замкнутый газодинамический контур с рабочим газом - ксеноном, радиоизотопный излучатель, фото- и термоэлектрический преобразователи, теплоотводящие пластины и радиатор.
Недостатком такого радиоизотопного генератора являются значительные потери энергии в виде тепла и необходимость в большом количестве радиоизотопа в качестве топлива.
Задачей изобретения является уменьшение энергетических потерь, повышение безопасности и уменьшение габаритов радиоизотопного генератора.
Техническим результатом изобретения является повышение общего КПД радиоизотопного генератора.
Поставленная задача решается следующим образом. Из конструкции радиоизотопного генератора, включающего в себя фото- и термоэлектрический преобразователи, удален замкнутый газодинамический контур, теплоотводящие пластины, радиатор и термоэлектрические преобразователи, а фотоэлектрические преобразователи покрыты радиолюминесцентной краской и уложены в стопку друг на друга. Кроме того, фотоэлектрические преобразователи в конструкции соединены между собой и залиты эпоксидной смолой в защитном корпусе для обеспечения прочности конструкции и контакты вывода тока. Так как фотоэлектрические преобразователи имеют очень тонкую форму, можно уместить в корпус любое их количество, в зависимости от необходимых характеристик тока радиоизотопного генератора, сильно не увеличивая габариты всего устройства.
При этом:
• фотопреобразователи могут быть кремниевые или из теллурида кадмия
• радиолюминофор может быть на основе прометия-147, радия-226, стронция-90, криптона-85, никеля-63 или трития
• количество фотоэлектрических преобразователей может быть любым
• радиолюминофор может быть составляющей частью фотопреобразователя, например, из аморфного кремния или оксида титана
• интенсивность свечения радиолюминофора может быть любой, как и количество радиоактивного вещества
• в качестве фотопреобразователя может быть использована мягкая фотопанель, покрытая радиолюминофором и скрученная в рулон
На приведенной фигуре показана принципиальная схема такого радиоизотопного фотоэлектрического генератора (приложение 1).
Устройство состоит из защитного корпуса 1, фотопреобразователей 2, уложенных стопкой в батарею, радиолюминесцентной краски 3, соединительных кабелей 4 и контактов вывода 5. Внутри защитного корпуса 1 размещена батарея фотоэлектрических преобразователей 2. Свет, испускаемый радиолюминесцентной краской 3, падает на фотоэлектрические преобразователи 2, соединенные последовательно соединительным кабелем 4. Фотоэлектрические преобразователи преобразуют свет, испускаемый радиолюминесцентной краской, в электрический ток, который снимается с контактов вывода 5.