Debajo de esta respuesta a ¿Existen alternativas seguras de lanzamiento a los RTG para la exploración del sistema solar exterior? Vi el comentario :
...los núcleos de la Voyager RTG siguen emitiendo mucho calor. El problema es que los convertidores termoeléctricos que convierten ese calor en electricidad se han desgastado.
La tasa de descomposición del isótopo está fijada por la física, 238 Pu tiene una vida media de 87,7 años , lo que significa una vida 1/e de aproximadamente 119,1 años o una descomposición anual de aproximadamente 0,8%. (reverso de sobre revisando mis matemáticas; (1-0.008) 87.7 es de hecho aproximadamente 0.5)
¿Los termopares en los RTG más antiguos (alrededor de Voyagers) realmente pierden eficiencia a un ritmo más rápido que el 238 Pu se pierde a sí mismo? ¿Es el calor o la radiación lo que les llega? ¿Son los termopares RTG modernos más duraderos?
Navegando alrededor,
Esta publicación de blog analiza el RTG de varios cientos de vatios (MHW-RTG) que se desarrolló para la Voyager:
Los termopares de SiGe se doparon con boro y fósforo. El principal modo de falla en ellos fue el germanio que migró fuera de la solución con el tiempo, pero no está claro hasta qué punto esto ocurrió durante la vida útil de las misiones. Para evitar la sublimación y la degradación, los termopares se recubrieron con nitruro de silicio, lo que eliminó la necesidad del gas de cobertura de xenón que se usaba en los termopares anteriores basados en SiGe.
La eficiencia de conversión de energía de los termopares fue del 6,5 % al comienzo de su vida útil, y se redujo al 5,9 % al final de la vida útil de diseño (14 años, que la nave espacial Voyager ha más que duplicado). No puedo encontrar información sobre la eficiencia de conversión actual de estos sistemas.
El folleto de la Oficina del programa de sistemas de energía de radioisótopos de la NASA 2015 Libro de referencia de sistemas de energía de radioisótopos para diseñadores y planificadores de misiones dice (uno de varios enlaces en la referencia anterior)
El rendimiento del termopar puede degradarse con el tiempo debido a la precipitación de dopantes en el material, la sublimación del material del termopar o los cambios en la conductividad térmica de las aleaciones monopar. La degradación de la potencia de salida debido a la degradación del termopar es de ~0,8 % por año, según el material y las condiciones de funcionamiento. La descomposición radiactiva del Pu-238 provoca una degradación adicional de ~0,8 % por año.
Entonces, con la primera pregunta ya respondida en cuanto a que la degradación de los termopares está a la par con la del combustible (al menos para los RTG que funcionan con 238 Pu), por lo que acabo de leer en Wikipedia sobre ese tema, estoy bastante seguro de ser capaz de proporcionar una idea de lo que no contribuye a esa degradación y esa es la radiación del radioisótopo (a la que supongo que se refería principalmente la pregunta); sin embargo, no tengo idea de cuál podría ser el efecto de la radiación cósmica en el proceso de degradación.
238 Pu produce básicamente exclusivamente desintegración α, que es muy fácil de proteger. Por lo tanto, no se requieren medidas de protección especiales encima del contenedor en el que colocaría el radioisótopo y, de todos modos, probablemente desee usar un contenedor muy apretado y rígido, ya que la seguridad del lanzamiento será una prioridad bastante alta en su lista de prioridades.
Con respecto a que los termopares modernos son menos propensos a la degradación, me sorprendería si no lo fueran, al menos en teoría, después de más de 40 años de avances técnicos. Sin embargo, asumo que la experiencia real en el espacio interplanetario con esos nuevos diseños es casi inexistente, por lo que cualquier predicción de cómo funcionarán después de décadas de bombardeo radical sería bastante conjetura.
Carlos Witthoft
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