¿Qué tan caliente estaba la superficie del radiador RTG que alimentaba ALSEP en Apollo-12?

Las últimas 5 misiones Apolo que aterrizaron en la luna (a partir del Apolo-12) desplegaron el Paquete de Experimentos de la Superficie Lunar Apolo (ALSEP) que funcionaba con generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG)

El ensamblaje RTG (en el suelo) y la parte del elemento combustible dentro del barril de combustible (que Alan Bean está tratando de recuperar con una herramienta especial, antes de insertarlo en el ensamblaje) se muestran en la imagen AS12-46-6790 recortada a continuación :ingrese la descripción de la imagen aquí

Alan Bean (Apolo 12) afirma que podía sentir el calor del RTG a través de sus guantes:

116:50:05 Bean: Ese barril se va (¿hacia adentro?). Bien, Houston. El elemento combustible está en el RTG. ¡Ya puedo sentir que irradia calor ! (A Pete) Pon tu mano aquí.

...

116:50:54 Bean: Oye, siente el calor de esa máquina. Eso es increíble.

116:50:59 Conrad: 1400 grados (Fahrenheit o alrededor de 760 Celsius) . (En tono cómplice) ¡Casi tan caliente como el Sol! (Risas)

Algunas citas y comentarios más :

117:07:05 Bean: Use sus pinzas para sostener esto (probablemente el paquete 2 de ALSEP, que es la base para el RTG) durante un minuto. (El RTG) está un poco caliente y no quiero tocarlo . Se cuidadoso con esto.

[Bean - (Del resumen técnico de 1969) "No tuvimos problemas para dejar el RTG. Sin embargo, noté que podías sentir el calor que irradiaba el RTG . Cuando quité el soporte que llevaba el cable de alimentación que iba desde la RTG a la estación central, se sentía caliente al tacto . No quería mantener mis dedos allí por mucho tiempo, así que lo manipulé con la herramienta ALSEP (UHT) en lugar de solo mis manos enguantadas, como lo había estado haciendo. haciendo en la práctica. Aparentemente, ese soporte puede calentarse bastante , aunque solo tuvimos el elemento en él por poco tiempo".]

[Los lectores notarán que cualquier cosa que se pueda sentir como 'caliente' a través de los guantes, debe ser bastante caliente y una amenaza potencial para los guantes . Han pasado unos 17 minutos desde que alimentaron el RTG.]

(Énfasis mío)

Por el contexto de la frase de Conrad, parece (al menos para mí) que estaba exagerando la cifra de la temperatura en un intento de bromear, o citó la temperatura del plutonio que se encuentra en el interior del elemento combustible. 760 grados centígrados parece demasiado caliente para la superficie real del radiador.

Como muestra el recorte anterior de la foto AS12-46-6790, la superficie frontal de la parte del elemento de combustible (que es visible frente al barril de combustible) no se ilumina en rojo, lo que debería tener si estaba por encima de 525 °C, según esta fuente :

En la práctica, prácticamente todas las sustancias sólidas o líquidas comienzan a brillar alrededor de los 798 K (525 °C) (977 ˚F), con un color rojo levemente apagado, ya sea que se produzca o no una reacción química que produzca luz como resultado de una reacción exotérmica. proceso. Este límite se llama punto Draper.

Esta fuente enumera la cifra de la potencia térmica RTG:

La fuente de energía de cada dispositivo era una barra de plutonio-238 que proporcionaba una potencia térmica de aproximadamente 1250 W.

Pregunta: ¿Qué tan caliente se habrá puesto la superficie del radiador RTG (desplegado por la tripulación del Apolo 12) (supongo que la superficie del radiador ya que Bean no tocó el elemento de potencia real con los guantes desnudos), de modo que fue posible sentirlo térmicamente? guantes aislantes? ¿Fue la estimación de Conrad una broma o estaba cerca de la realidad?

Pregunta adicional : ¿qué temperatura podrían soportar los guantes Apollo antes de que se dañen?

760 °C puede ser la temperatura de los elementos combustibles. Hay algunos datos de temperatura aquí , pero no específicamente para ALSEP RTG.
¡Esta es una pregunta realmente interesante! La eficiencia de la conversión de TE mejora con la diferencia de temperatura, por lo que cuanto más frío esté en relación con la fuente térmica de radioisótopos, mejor. Sin embargo, la potencia total radiada es casi la producción total de calor de la fuente, y la capacidad de radiación de los radiadores depende de σ ϵ T 4 veces el área, por lo que cada 10 % de reducción en la temperatura del radiador (absoluta) significa un aumento del 50 % en el área efectiva del radiador.
@Hobbes Tal vez. En ese caso, debe ser la temperatura del material de plutonio en sí mismo, oculto en el interior del elemento, ya que la superficie del elemento en la foto, evidentemente, no brilla en rojo. He actualizado la pregunta con información sobre la temperatura de 'umbral brillante', el punto Draper.

Respuestas (2)

Encontré un par de informes de prueba en otros RTG diseñados para el espacio. Primero, de Un informe sobre RTG para Plutón y otras misiones posteriores a 2006:

Los RTG (Unidad de calificación y unidades de vuelo) se ensamblaron en la Cámara de ensamblaje de atmósfera inerte (IAAC) en Mound (excepto el F-8 que se ensambló en INL). Mound e INL realizaron mediciones iniciales del rendimiento funcional de los RTG antes de que se colocaran los domos de los extremos y antes de que se retiraran los RTG del IAAC. Estas medidas de rendimiento incluyeron potencia de salida, voltaje de carga, voltaje de circuito abierto, corriente, resistencia interna, resistencia de aislamiento ("aislamiento"), temperatura promedio de la carcasa exterior (requisito #533 K) medida por dispositivos de temperatura de resistencia (RTD) y temperatura de campana .

[énfasis mío]

A continuación, a partir de 1980 ,

Este informe, presentado por General Electric Company, describe el trabajo realizado durante el período del informe en el programa DOE Silicon Germanium RTG, contrato DE-ACOl79ET-32043. Este programa consta de las siguientes tres tareas: Tarea 1: RTG de varios cientos de vatios para la misión de la sonda Galileo Tarea 2: Restablecimiento de la capacidad de unipar de germanio y silicio Tarea 3: RTG de fuente de calor de propósito general para las misiones International Solar Polar y Galileo Orbiter.

Las temperaturas medias de la carcasa del módulo de calidad en el vacío oscilaron entre 113 °C (6 Ib/min a 21 °C) y 122 °C (4 Ib/min a 30 °C).

Otra fuente relacionada con las misiones de Plutón dice

Los sensores conectados al exterior de la caja RTG antes del lanzamiento fijaron la temperatura de la caja en aproximadamente 245 C

Un documento ALSEP citado en esta respuesta https://space.stackexchange.com/a/39611/6944 da la temperatura de la cápsula de combustible a 1200 grados F. Sin embargo, no da la temperatura de la aleta del radiador.