Generatore termoelettrico a radioisotopi: differenze tra le versioni

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[[Immagine:Cassini RTG.jpg|thumb|right|250px|Particolare del generatore termoelettrico a radioisotopi della [[Missione spaziale Cassini-Huygens|sonda Cassini]]]]
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[[File:Cutdrawing of an GPHS-RTG.png|thumb|Schema di un RTG usato sulla [[sonda Cassini]]]]
Un '''generatore termoelettrico a radioisotopi''' o '''RTG''' (da ''radioisotope thermoelectric generator'') è un generatore di [[energia elettrica]] basato sul [[Radioattività|decadimento]] di [[Isotopo|isotopi]] [[Radioattività|radioattivi]].


== Descrizione e funzionamento ==
[[File:Cutdrawing of an GPHS-RTG.jpg|thumb|250px|Schema di un RTG usato sulla [[sonda Cassini]]]]
[[File:Radioisotope thermoelectric generator plutonium pellet.jpg|miniatura|Il pellet di plutonio, la fonte di energia dell'RTG]]
{{torna a|Propulsione}}
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.
Un '''generatore termoelettrico a radioisotopi''' o '''radioisotope thermoelectric generator''' ('''RTG''') è un semplice generatore di [[energia elettrica]] basato sul [[decadimento]] di [[Isotopo|isotopi]] [[Radioattività|radioattivi]].


== Applicazioni ==
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 diventa fisicamente caldo a causa del proprio decadimento radioattivo. Il calore è trasformato in elettricità da un convertitore termoelettrico che sfrutta l'[[effetto Seebeck]], un principio base della termoelettricità scoperto nel [[1821]].
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.


I generatori RTG sono usati a partire dalle missioni Apollo sulla Luna nel campo dell'[[esplorazione spaziale]].
Per la missione [[Cassini]] il generatore termoelettrico contiene 18 moduli separati, mentre per 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<ref> http://www.nuclear.energy.gov/pdfFiles/MMRTG_Jan2008.pdf </ref>. 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 biossido 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<ref> http://www.aboutnuclear.org/docs/space/mmrtg.pdf </ref>.


Nel caso della [[Missione spaziale Cassini-Huygens|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 {{M|120|ul=W}} di potenza elettrica<ref>{{Cita web|url=http://www.nuclear.energy.gov/pdfFiles/MMRTG_Jan2008.pdf|titolo=Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator|data=gennaio 2008|accesso=7 marzo 2018|dataarchivio=19 gennaio 2012|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20120119155525/http://www.nuclear.energy.gov/pdfFiles/MMRTG_Jan2008.pdf|urlmorto=sì}}</ref>.
I generatori RTG sono progettati accuratamente e intensamente testati e sono usati a partire dalle missioni Apollo sulla Luna in modo sicuro nel campo dell'[[esplorazione spaziale]]. Tuttavia, 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.

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<ref>{{Cita web|url=http://www.aboutnuclear.org/docs/space/mmrtg.pdf|titolo=Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator|data=aprile 2002|accesso=6 febbraio 2022|dataarchivio=28 settembre 2006|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20060928032328/http://www.aboutnuclear.org/docs/space/mmrtg.pdf|urlmorto=sì}}</ref>.

Questa tecnologia venne studiata e sviluppata anche per applicazioni terrestri, come l'alimentazione dello smartphone.<ref>[https://www.wired.it/article/batteria-atomica-smartphone-autonomia-50-anni/#intcid=_wired-it-right-rail_941dfcac-b402-422b-b45d-4405adf7aa27_popular4-1 La batteria atomica per smartphone che dura 50 anni]</ref>

== 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 [[Systems for Nuclear Auxiliary Power|SNAP-27]] è stato trasportato in tutte le missioni [[Programma Apollo|Apollo]] successive alla [[Apollo 11|11]], fino alla [[Apollo 17]], per alimentare l’[[ALSEP]]'')<ref>{{Cita web|url=https://www.nasa.gov/sites/default/files/files/4_Mars_2020_MMRTG.pdf|titolo=Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG)|autore=Ryan Bechtel|editore=U.S. Department of Energy}}</ref>
{| class="wikitable"
!'''Missione'''
!'''RTG'''
!'''Materiale della termocoppia'''
!'''Destinazione'''
!'''Data di lancio'''
!'''Lunghezza della missione (anni)'''
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![[Transit (satellite)|Transit 4A]]
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|1972
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|MHW-RTG (4)
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![[Mars 2020]]
|MMRTG
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|Superficie marziana
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==Note==
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* [[Propulsione nucleare]]
* [[Propulsione nucleare]]
* [[Motore a reazione]]
* [[Motore a reazione]]
* [[Effetto Seebeck]]


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

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

Descrizione e funzionamento

[modifica | modifica wikitesto]
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

[modifica | modifica wikitesto]

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].

Questa tecnologia venne studiata e sviluppata anche per applicazioni terrestri, come l'alimentazione dello smartphone.[3]

Sicurezza

[modifica | modifica wikitesto]

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

[modifica | modifica wikitesto]

(N.B. lo SNAP-27 è stato trasportato in tutte le missioni Apollo successive alla 11, fino alla Apollo 17, per alimentare l’ALSEP)[4]

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 44
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
Mars 2020 MMRTG Superficie marziana 2020 In corso

Note

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  1. ^ Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (PDF), su nuclear.energy.gov, gennaio 2008. URL consultato il 7 marzo 2018 (archiviato dall'url originale il 19 gennaio 2012).
  2. ^ Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (PDF), su aboutnuclear.org, aprile 2002. URL consultato il 6 febbraio 2022 (archiviato dall'url originale il 28 settembre 2006).
  3. ^ La batteria atomica per smartphone che dura 50 anni
  4. ^ Ryan Bechtel, Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG) (PDF), su nasa.gov, U.S. Department of Energy.

Voci correlate

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Altri progetti

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