Ydinparisto

Voyager-luotaimen laitteistot. Ydinparisto näkyy luotaimen alapuolella

Ydinparisto on radioaktiiviseen hajoamiseen perustuva pitkäikäinen voimanlähde. Siinä ei hyödynnetä ketjureaktiota ydinreaktorien tapaan, vaan energia vapautuu ydinten luonnollisessa hajoamisessa. Ydinparistoja käytetään laitteissa, joiden energianlähteiden täydentäminen on vaikeaa, kuten esimerkiksi miehittämättömissä tutkimusasemissa tai avaruusluotaimissa.

Tyyppejä

Termoelektrinen generaattori

Cassini-avaruusluotaimen RTG-generaattori

Voyagerin RTG

Termoelektrinen generaattori (Radioisotope Thermoelectric Generator, RTG) muuntaa radioaktiivisten aineiden hajoamisesta syntyvää lämpöä sähköksi lämpöparien avulla.

Päinvastoin kuin yleensä ydintekniikassa, termoelektristen generaattorien toiminta on yksinkertaista. Hyvin pakattu radioaktiivinen aine generaattorin sydämessä tuottaa lämpöä, joka johtuu lämpöparien kautta jäähdytysripoihin.

Radioaktiivisella aineella täytyisi olla mahdollisimman pitkä puoliintumisaika, mutta sen pitäisi samalla tuottaa järkevä määrä lämpöä. Aine saisi mieluiten säteillä huonosti lävistävää alfasäteilyä, jotta säteilysuojasta saataisiin mahdollisimman kevyt. Yleisimmin käytetty ja paras aine on Plutonium-238, mutta joitain harvoja vaihtoehtojakin on.

Tyypillisesti sähköä saadaan noin 300 W teholla, mutta ajan kuluessa radioaktiivisen aineen lämmöntuotto heikkenee ja lämpöparin metallit kuluvat, jolloin teho laskee huomattavasti. Nykyisten generaattorien hyötysuhde liikkuu 3–7 % välillä.

Kaikki ulkoaurinkokuntaa tutkineet avaruusluotaimet ovat käyttäneet RTG-generaattoreita.

Termovalosähköinen kenno

Termovalosähköinen kenno toimii samalla periaatteella kuin aurinkokenno, mutta muuttaa kuuman kappaleen säteilemiä infrapuna-fotoneja sähköksi. Hyötysuhde on hieman korkeampi kuin lämpöpareilla.

Beetasähköinen paristo

Beetasähköinen ydinparisto tuottaa sähköä radioaktiivisen lähteen säteilemistä beeta-hiukkasista hieman samaan tapaan kuin aurinkokenno fotoneista. Beetasähköisyydessä energeettisen elektronin osuessa puolijohdediodiin syntyy virtaa.

Koska säteilyn lähde menettää aktiivisuuttaan ajan myötä, myös pariston tuottama virta pienenee. Beetasäteily myös kuluttaa paristoa hitaasti sisältäpäin, mikä osaltaan laskee tehoa.

Beetasähköisiä paristoja on ehdotettu käytettäväksi sydämentahdistimissa, missä pitkä toiminta-aika on tärkeää. Oikein suojattuna haitallinen radioaktiivinen säteily ei pääsisi pariston ulkopuolelle.

Aiheesta muualla

• http://www.news.cornell.edu/releases/Oct02/cantilever.ws.html
• http://homepages.cae.wisc.edu/~blanchar/res/BlanchardKorea.pdf
• http://www.tfot.info/content/view/76/64/ (Arkistoitu – Internet Archive)
• http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/8297934.stm