ПРИМЕНЕНИЕ ТРИТИЕВЫХ БАТАРЕЙ В СИСТЕМЕ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА

Система энергоснабжения космического аппарата — система, обеспечивающая электропитание систем корабля, является обязательной системой современных космических аппаратов, в большей степени именно она определяет геометрические характеристики космических аппаратов, конструкцию, массу, срок активного существования. Выход из строя системы энергоснабжения ведёт к потере управления корабля и связи с ним.

Система электропитания обычно состоит из: первичного и вторичного источников электроэнергии, преобразующие, зарядные устройства и автоматика управления.

Стандартные литиевые батареи не соответствуют требованиям - мощность и долговечность невелики, многие приборы и электронные устройства должны работать десятилетиями без замены батарей, спутники, метеозонды.

Тритиевые элементы питания

Эту технологию можно использования в качестве первичного источника энергии для различных маломощных систем и устройств. Их могут использовать в тех случаях, когда необходимо обеспечить длительную автономную работу устройств (период полураспада трития 12 лет) при экстремально низких температурах (до -60 градусов). Это использование тритиевых и радиационно-стимулированных источников света широкого спектра на основе высокоэффективных радиолюминофоров. Основными областями применения тритиевых батарей будут питание труднодоступных датчиков, систем сбора и передачи данных, систем слежения и обнаружения, систем геолокации и радиомаяков.

В ходе испытаний подтверждена бесперебойная работа и автономность блока питания в сложных климатических условиях: при экстремально низких температурах, в условиях повышенной влажности, высокого и низкого давления. Особое внимание уделяется тому, что использование тритиевой батареи не требует особых условий и разрешает к эксплуатации: она безопасна даже в случае нарушения целостности корпуса или элементов. Также разработаны и успешно опробованы технические решения по использованию новой техники. За счет архитектуры стеков (параллельное и последовательное соединение основных элементов из трития) и использования схем с преобразователями и накопителями энергии возможно повышение энергетических характеристик источника. Базовый тритиевый элемент обеспечивает мощность 1 мкВт при напряжении 1 В. Функциональность источника также можно изменить, изменив форму, геометрию и материал корпуса тритиевой батареи.

Принцип действия основан на естественном разложении тяжелого изотопа водорода - трития. Исследования по созданию источников тока путем распада изотопа ведутся с 1950-х годов. Эксперименты проводились с изотопами стронция, иттрия, никеля и др. Использование этих изотопов закончилось неудачей из-за разрушения внутренней структуры источника тока сильным излучением. Только использование трития, который создает слабый поток электронов, может создать постоянный источник тока.

Период полураспада трития составляет 12, 26 лет. Результатом распада является гелий-3, электроны и антинейтрино. Энергия электронов мала, поэтому они задерживаются обычными материалами: бумагой, тканью, резиной. Специальные материалы, из которых изготовлен корпус тритиевых батарей, надежно улавливают поток электронов.

Тритиевая батарея — это физический источник тока. В отличие от химических, в аккумуляторе нет повышения давления, нет химически активных веществ, нет причин для деформации и разрушения корпуса. Конструкция батареи позволяет успешно выдерживать механические перегрузки, способные вывести из строя нормальный аккумулятор. Гелий, производимый батареей, нетоксичен.

Получившаяся батарея способна работать в экстремальных условиях: выдерживать глубокий вакуум, очень низкие и очень высокие температуры, механическую нагрузку. Этот источник питания способен более чем на десятилетие решить вопрос обеспечения энергией жизненно важных для космического аппарата систем и элементов. Предполагается, что изотопный источник питания будет работать вместе с химическими источниками тока. Изготовление ядерных батареек — довольно дорогое удовольствие, поэтому они будут установлены только на самых ответственных узлах.

Список литературы:

1. Тритиевые батареи –РАДИОСХЕМЫ [Электронный ресурс]. URL: https://radioskot.ru/blog/tritievye_batarei/2017-01-20-500
2. Тритий: для космоса, термояда и не только – Атомный эксперт [Электронный ресурс]. URL: https://atomicexpert.com/isotopes_nowhere_without_them
3. Тритиевая батарейка –Батарейка.рф [Электронный ресурс]. URL: https://xn-- https://xn--80aabspfh9bq.xn--p1ai/tritium.php
4. TRITIUM BATTERY – BETALIGHT [Электронный ресурс]. URL: https://www.betalight.nl/en/recycling/tritium-battery.html