Generatore termoelettrico a radioisotopi
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
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 contiene 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 |
|---|---|---|---|---|---|
| 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 | 31 |
| Voyager 2 | MHW-RTG (3) | Si-Ge | Pianeti esterni | 1977 | 31 |
| 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
Voci correlate
- Propulsione nucleare
- Motore a reazione
- Effetto termoelettrico (anche detto Effetto Seebeck)
Altri progetti
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