Generatore termoelettrico a radioisotopi
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
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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
[modifica | modifica wikitesto]- ^ 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).
- ^ 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).
- ^ La batteria atomica per smartphone che dura 50 anni
- ^ Ryan Bechtel, Multi-Mission Radioisotope Thermoelectric Generator (MMRTG) (PDF), su nasa.gov, U.S. Department of Energy.
Voci correlate
[modifica | modifica wikitesto]Altri progetti
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