रेडियो आइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर: Difference between revisions

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[[File:Cutdrawing of an GPHS-RTG.png|thumb|कैसिनी जांच में प्रयुक्त आरटीजी का आरेख]]एक [[Radioisotopes]] थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (आरटीजी, आरआईटीईजी), जिसे कभी-कभी रेडियोआइसोटोप पावर सिस्टम (आरपीएस) के रूप में संदर्भित किया जाता है, एक प्रकार की [[परमाणु बैटरी]] है जो एक उपयुक्त [[रेडियोधर्मिता]] सामग्री की क्षय गर्मी को सीबेक प्रभाव द्वारा [[बिजली]] में परिवर्तित करने के लिए थर्मोक्यूल्स की एक सरणी का उपयोग करती है। . इस प्रकार के बिजली उत्पादन में कोई हिलता हुआ भाग नहीं होता है।
[[File:Cutdrawing of an GPHS-RTG.png|thumb|कैसिनी जांच में प्रयुक्त आरटीजी का आरेख]]एक [[Radioisotopes|रेडियो आइसोटोप]] थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (आरटीजी, आरआईटीईजी), जिसे कभी-कभी रेडियोआइसोटोप पावर सिस्टम (आरपीएस) के रूप में संदर्भित किया जाता है, एक प्रकार की [[परमाणु बैटरी]] है जो एक उपयुक्त [[रेडियोधर्मिता]] सामग्री की क्षय गर्मी को सीबेक प्रभाव द्वारा [[बिजली]] में परिवर्तित करने के लिए थर्मोक्यूल्स की एक सरणी का उपयोग करती है। . इस प्रकार के बिजली उत्पादन में कोई हिलता हुआ भाग नहीं होता है।


आरटीजी का उपयोग उपग्रहों, अंतरिक्ष जांचों और [[आर्कटिक वृत्त]] के अंदर सोवियत संघ द्वारा निर्मित प्रकाशस्तंभों की एक श्रृंखला जैसी दूरस्थ सुविधाओं जैसे उपग्रहों में शक्ति स्रोतों के रूप में किया गया है। आरटीजी आम तौर पर अनियंत्रित स्थितियों के लिए सबसे वांछनीय शक्ति स्रोत होते हैं, जिन्हें आर्थिक रूप से प्रदान करने के लिए ईंधन कोशिकाओं, बैटरी, या जनरेटर के लिए कुछ सौ वाट (या उससे कम) बिजली की आवश्यकता होती है, और उन जगहों पर जहां सौर सेल व्यावहारिक नहीं हैं। आरटीजी के सुरक्षित उपयोग के लिए यूनिट के उत्पादक जीवन के लंबे समय बाद रेडियोआइसोटोप के नियंत्रण की आवश्यकता होती है। आरटीजी का खर्च उनके उपयोग को दुर्लभ या विशेष स्थितियों में आला अनुप्रयोगों तक सीमित करता है। क्योंकि उन्हें सौर ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, आरटीजी दूरस्थ और कठोर वातावरण के लिए विस्तारित अवधि के लिए आदर्श होते हैं, और क्योंकि उनके पास चलने वाले हिस्से नहीं होते हैं, इसलिए पुर्जों के खराब होने या खराब होने का कोई जोखिम नहीं होता है।
आरटीजी का उपयोग उपग्रहों, अंतरिक्ष जांचों और [[आर्कटिक वृत्त]] के अंदर सोवियत संघ द्वारा निर्मित प्रकाशस्तंभों की एक श्रृंखला जैसी दूरस्थ सुविधाओं जैसे उपग्रहों में शक्ति स्रोतों के रूप में किया गया है। आरटीजी आम तौर पर अनियंत्रित स्थितियों के लिए सबसे वांछनीय शक्ति स्रोत होते हैं, जिन्हें आर्थिक रूप से प्रदान करने के लिए ईंधन कोशिकाओं, बैटरी, या जनरेटर के लिए कुछ सौ वाट (या उससे कम) बिजली की आवश्यकता होती है, और उन जगहों पर जहां सौर सेल व्यावहारिक नहीं हैं। आरटीजी के सुरक्षित उपयोग के लिए यूनिट के उत्पादक जीवन के लंबे समय बाद रेडियोआइसोटोप के नियंत्रण की आवश्यकता होती है। आरटीजी का खर्च उनके उपयोग को दुर्लभ या विशेष स्थितियों में आला अनुप्रयोगों तक सीमित करता है। क्योंकि उन्हें सौर ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, आरटीजी दूरस्थ और कठोर वातावरण के लिए विस्तारित अवधि के लिए आदर्श होते हैं, और क्योंकि उनके पास चलने वाले हिस्से नहीं होते हैं, इसलिए पुर्जों के खराब होने या खराब होने का कोई जोखिम नहीं होता है।
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अंतरिक्ष यान के अलावा, सोवियत संघ ने 1007 आरटीजी बनाए<ref name=bbc20210105/>1980 के दशक के अंत तक रूस के आर्कटिक तट पर बिना चालक दल के प्रकाशस्तंभों और नेविगेशन बीकन को शक्ति देना।<ref name=bbc20210105/><ref name="Bellona">{{cite web|url=http://bellona.org/news/nuclear-issues/radioactive-waste-and-spent-nuclear-fuel/2005-04-radioisotope-thermoelectric-generators-2|title=रेडियो आइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर|publisher=[[Bellona Foundation|Bellona]]|date=2 April 2005|access-date=2016-06-13}}</ref> सोवियत संघ में विभिन्न प्रकार के उद्देश्यों के लिए कई अलग-अलग प्रकार के आरटीजी ([[बीटा-एम]] प्रकार सहित) बनाए गए थे। सोवियत संघ के विघटन के बाद कई सालों तक प्रकाशस्तंभों का रखरखाव नहीं किया गया था। इस समय के दौरान कुछ आरटीजी इकाइयां गायब हो गईं- या तो [[लूटपाट]] या बर्फ/तूफान/समुद्र की प्राकृतिक ताकतों द्वारा।<ref name=bbc20210105/>1996 में, [[रूस की सरकार]] और अंतर्राष्ट्रीय समर्थकों द्वारा प्रकाशस्तंभों में आरटीजी को बंद करने के लिए एक परियोजना शुरू की गई थी, और 2021 तक, सभी आरटीजी अब हटा दिए गए हैं।<ref name=bbc20210105>{{cite news |url=https://www.bbc.com/reel/playlist/ultimate-world?vpid=p0931jtm |title=आर्कटिक में सोवियत संघ द्वारा निर्मित परमाणु प्रकाशस्तंभ|last1=Sudunova|first1=Irina |work=BBC Reel |publisher=[[BBC]] |date=5 January 2021 |accessdate=15 March 2021 |language=en }}</ref>
अंतरिक्ष यान के अलावा, सोवियत संघ ने 1007 आरटीजी बनाए<ref name=bbc20210105/>1980 के दशक के अंत तक रूस के आर्कटिक तट पर बिना चालक दल के प्रकाशस्तंभों और नेविगेशन बीकन को शक्ति देना।<ref name=bbc20210105/><ref name="Bellona">{{cite web|url=http://bellona.org/news/nuclear-issues/radioactive-waste-and-spent-nuclear-fuel/2005-04-radioisotope-thermoelectric-generators-2|title=रेडियो आइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर|publisher=[[Bellona Foundation|Bellona]]|date=2 April 2005|access-date=2016-06-13}}</ref> सोवियत संघ में विभिन्न प्रकार के उद्देश्यों के लिए कई अलग-अलग प्रकार के आरटीजी ([[बीटा-एम]] प्रकार सहित) बनाए गए थे। सोवियत संघ के विघटन के बाद कई सालों तक प्रकाशस्तंभों का रखरखाव नहीं किया गया था। इस समय के दौरान कुछ आरटीजी इकाइयां गायब हो गईं- या तो [[लूटपाट]] या बर्फ/तूफान/समुद्र की प्राकृतिक ताकतों द्वारा।<ref name=bbc20210105/>1996 में, [[रूस की सरकार]] और अंतर्राष्ट्रीय समर्थकों द्वारा प्रकाशस्तंभों में आरटीजी को बंद करने के लिए एक परियोजना शुरू की गई थी, और 2021 तक, सभी आरटीजी अब हटा दिए गए हैं।<ref name=bbc20210105>{{cite news |url=https://www.bbc.com/reel/playlist/ultimate-world?vpid=p0931jtm |title=आर्कटिक में सोवियत संघ द्वारा निर्मित परमाणु प्रकाशस्तंभ|last1=Sudunova|first1=Irina |work=BBC Reel |publisher=[[BBC]] |date=5 January 2021 |accessdate=15 March 2021 |language=en }}</ref>
1992 तक, संयुक्त राज्य वायु सेना ने दूरस्थ रूप से स्थित आर्कटिक उपकरणों को बिजली देने के लिए RTGs का भी उपयोग किया, और अमेरिकी सरकार ने विश्व स्तर पर दूरस्थ स्टेशनों को बिजली देने के लिए ऐसी सैकड़ों इकाइयों का उपयोग किया है। [[अलास्का]] एयर कमांड # लॉन्ग रेंज रडार (LRR) साइट्स के लिए सेंसिंग स्टेशन | टॉप-ROCC और SEEK IGLOO रडार सिस्टम, जो मुख्य रूप से अलास्का में स्थित हैं, RTGs का उपयोग करते हैं। इकाइयां स्ट्रोंटियम -90 का उपयोग करती हैं, और ऐसी इकाइयों की एक बड़ी संख्या सार्वजनिक रूप से अंतरिक्ष यान की तुलना में जमीन और [[समुद्र तल]] पर तैनात की गई है।<!-- the US military classified documents on these uses appear not to have been de-classified yet, as of 2021 --> विनियामक प्राधिकरण दस्तावेजों से पता चलता है कि अमेरिका ने 1970 और 1980 के दशक के दौरान कम से कम 100-150 तैनात किए थे।<ref name=wido19921016>[http://www.wiseinternational.org/node/701 Alaska fire threatens air force nukes], [[World Information Service on Energy|WISE]], 16 October 1992, accessed 15 March 2021.</ref>{{update after|2021|3|15}}
1992 तक, संयुक्त राज्य वायु सेना ने दूरस्थ रूप से स्थित आर्कटिक उपकरणों को बिजली देने के लिए RTGs का भी उपयोग किया, और अमेरिकी सरकार ने विश्व स्तर पर दूरस्थ स्टेशनों को बिजली देने के लिए ऐसी सैकड़ों इकाइयों का उपयोग किया है। [[अलास्का]] एयर कमांड # लॉन्ग रेंज रडार (LRR) साइट्स के लिए सेंसिंग स्टेशन | टॉप-ROCC और SEEK IGLOO रडार सिस्टम, जो मुख्य रूप से अलास्का में स्थित हैं, RTGs का उपयोग करते हैं। इकाइयां स्ट्रोंटियम -90 का उपयोग करती हैं, और ऐसी इकाइयों की एक बड़ी संख्या सार्वजनिक रूप से अंतरिक्ष यान की तुलना में जमीन और [[समुद्र तल]] पर तैनात की गई है। विनियामक प्राधिकरण दस्तावेजों से पता चलता है कि अमेरिका ने 1970 और 1980 के दशक के दौरान कम से कम 100-150 तैनात किए थे।<ref name=wido19921016>[http://www.wiseinternational.org/node/701 Alaska fire threatens air force nukes], [[World Information Service on Energy|WISE]], 16 October 1992, accessed 15 March 2021.</ref>{{update after|2021|3|15}}


अतीत में, छोटी प्लूटोनियम कोशिकाएं (बहुत छोटी <sup>238</sup>पु-संचालित आरटीजी) का उपयोग बहुत लंबी बैटरी लाइफ सुनिश्चित करने के लिए प्रत्यारोपित [[कृत्रिम पेसमेकर]] में किया गया था।<ref name="Ref_f">[http://osrp.lanl.gov/pacemakers.shtml न्यूक्लियर-पावर्ड कार्डिएक पेसमेकर], [[लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी]]</ref> {{As of|2004}}, लगभग नब्बे अभी भी उपयोग में थे। 2007 के अंत तक, यह संख्या घटकर केवल नौ रह जाने की सूचना मिली थी।<ref>{{cite news|title=Nuclear pacemaker still energized after 34 years|newspaper=Reuters|url=https://uk.reuters.com/article/health-heart-pacemaker-dc/nuclear-pacemaker-still-energized-after-34-years-idUKN1960427320071219|date=19 December 2007|access-date=14 March 2019}}</ref> माउंड लेबोरेटरी कार्डिएक पेसमेकर कार्यक्रम 1 जून 1966 को NUMEC के संयोजन में शुरू हुआ।<ref>{{cite web |url=https://dl.dropboxusercontent.com/u/77675434/Heat%20Source%20Datasheets/CARDIAC%20PACEMAKER.pdf |title=हृदय गतिनिर्धारक|website=dl.dropboxusercontent.com |access-date=15 January 2022 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160816084535/https://dl.dropboxusercontent.com/u/77675434/Heat%20Source%20Datasheets/CARDIAC%20PACEMAKER.pdf |archive-date=16 August 2016 |url-status=dead}}</ref> जब यह माना गया कि दाह संस्कार के दौरान ऊष्मा स्रोत अक्षुण्ण नहीं रहेगा, तो कार्यक्रम को 1972 में रद्द कर दिया गया क्योंकि यह सुनिश्चित करने का कोई तरीका नहीं था कि इकाइयों का उनके उपयोगकर्ताओं के शरीर के साथ अंतिम संस्कार नहीं किया जाएगा।
अतीत में, छोटी प्लूटोनियम कोशिकाएं (बहुत छोटी <sup>238</sup>पु-संचालित आरटीजी) का उपयोग बहुत लंबी बैटरी लाइफ सुनिश्चित करने के लिए प्रत्यारोपित [[कृत्रिम पेसमेकर]] में किया गया था।<ref name="Ref_f">[http://osrp.lanl.gov/pacemakers.shtml न्यूक्लियर-पावर्ड कार्डिएक पेसमेकर], [[लॉस अलामोस नेशनल लेबोरेटरी]]</ref> {{As of|2004}}, लगभग नब्बे अभी भी उपयोग में थे। 2007 के अंत तक, यह संख्या घटकर केवल नौ रह जाने की सूचना मिली थी।<ref>{{cite news|title=Nuclear pacemaker still energized after 34 years|newspaper=Reuters|url=https://uk.reuters.com/article/health-heart-pacemaker-dc/nuclear-pacemaker-still-energized-after-34-years-idUKN1960427320071219|date=19 December 2007|access-date=14 March 2019}}</ref> माउंड लेबोरेटरी कार्डिएक पेसमेकर कार्यक्रम 1 जून 1966 को NUMEC के संयोजन में शुरू हुआ।<ref>{{cite web |url=https://dl.dropboxusercontent.com/u/77675434/Heat%20Source%20Datasheets/CARDIAC%20PACEMAKER.pdf |title=हृदय गतिनिर्धारक|website=dl.dropboxusercontent.com |access-date=15 January 2022 |archive-url=https://web.archive.org/web/20160816084535/https://dl.dropboxusercontent.com/u/77675434/Heat%20Source%20Datasheets/CARDIAC%20PACEMAKER.pdf |archive-date=16 August 2016 |url-status=dead}}</ref> जब यह माना गया कि दाह संस्कार के दौरान ऊष्मा स्रोत अक्षुण्ण नहीं रहेगा, तो कार्यक्रम को 1972 में रद्द कर दिया गया क्योंकि यह सुनिश्चित करने का कोई तरीका नहीं था कि इकाइयों का उनके उपयोगकर्ताओं के शरीर के साथ अंतिम संस्कार नहीं किया जाएगा।
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# इसका आधा जीवन इतना लंबा होना चाहिए कि यह उचित समय के लिए अपेक्षाकृत स्थिर दर पर ऊर्जा जारी करे। दी गई मात्रा के प्रति समय ([[शक्ति (भौतिकी)]]) जारी ऊर्जा की मात्रा अर्ध-जीवन के व्युत्क्रमानुपाती होती है। आधे जीवन के साथ एक [[आइसोटोप]] और प्रति क्षय समान ऊर्जा प्रति मोल (यूनिट) आधे दर पर शक्ति जारी करेगी। आरटीजी में उपयोग किए जाने वाले रेडियो आइसोटोप के लिए विशिष्ट आधा जीवन इसलिए कई दशक हैं, हालांकि विशेष अनुप्रयोगों के लिए छोटे आधे जीवन वाले आइसोटोप का उपयोग किया जा सकता है।
# इसका आधा जीवन इतना लंबा होना चाहिए कि यह उचित समय के लिए अपेक्षाकृत स्थिर दर पर ऊर्जा जारी करे। दी गई मात्रा के प्रति समय ([[शक्ति (भौतिकी)]]) जारी ऊर्जा की मात्रा अर्ध-जीवन के व्युत्क्रमानुपाती होती है। आधे जीवन के साथ एक [[आइसोटोप]] और प्रति क्षय समान ऊर्जा प्रति मोल (यूनिट) आधे दर पर शक्ति जारी करेगी। आरटीजी में उपयोग किए जाने वाले रेडियो आइसोटोप के लिए विशिष्ट आधा जीवन इसलिए कई दशक हैं, हालांकि विशेष अनुप्रयोगों के लिए छोटे आधे जीवन वाले आइसोटोप का उपयोग किया जा सकता है।
# स्पेसफ्लाइट उपयोग के लिए, ईंधन को प्रति [[द्रव्यमान]] और आयतन ([[घनत्व]]) में बड़ी मात्रा में बिजली का उत्पादन करना चाहिए। स्थलीय उपयोग के लिए घनत्व और वजन उतना महत्वपूर्ण नहीं है, जब तक कि आकार प्रतिबंध न हों। [[क्षय ऊर्जा]] की गणना की जा सकती है यदि रेडियोधर्मी विकिरण की ऊर्जा या रेडियोधर्मी क्षय से पहले और बाद में द्रव्यमान हानि ज्ञात हो। प्रति क्षय ऊर्जा रिलीज प्रति मोल (यूनिट) बिजली उत्पादन के समानुपाती होती है। [[अल्फा क्षय]] सामान्य रूप से स्ट्रोंटियम -90 या सीज़ियम -137 के [[बीटा क्षय]] के रूप में लगभग दस गुना अधिक ऊर्जा जारी करता है।{{Citation needed|date=April 2016}}
# स्पेसफ्लाइट उपयोग के लिए, ईंधन को प्रति [[द्रव्यमान]] और आयतन ([[घनत्व]]) में बड़ी मात्रा में बिजली का उत्पादन करना चाहिए। स्थलीय उपयोग के लिए घनत्व और वजन उतना महत्वपूर्ण नहीं है, जब तक कि आकार प्रतिबंध न हों। [[क्षय ऊर्जा]] की गणना की जा सकती है यदि रेडियोधर्मी विकिरण की ऊर्जा या रेडियोधर्मी क्षय से पहले और बाद में द्रव्यमान हानि ज्ञात हो। प्रति क्षय ऊर्जा रिलीज प्रति मोल (यूनिट) बिजली उत्पादन के समानुपाती होती है। [[अल्फा क्षय]] सामान्य रूप से स्ट्रोंटियम -90 या सीज़ियम -137 के [[बीटा क्षय]] के रूप में लगभग दस गुना अधिक ऊर्जा जारी करता है।
# विकिरण एक प्रकार का होना चाहिए जो आसानी से अवशोषित हो जाए और थर्मल विकिरण में परिवर्तित हो जाए, अधिमानतः [[अल्फा कण]]। [[बीटा कण]] काफी [[गामा विकिरण]]/एक्स-रे | एक्स-रे विकिरण का उत्सर्जन [[ब्रेकिंग विकिरण]] माध्यमिक विकिरण उत्पादन के माध्यम से कर सकते हैं और इसलिए भारी परिरक्षण की आवश्यकता होती है। आइसोटोप को अन्य [[क्षय मोड]] या [[क्षय श्रृंखला]] उत्पादों के माध्यम से महत्वपूर्ण मात्रा में गामा, [[न्यूट्रॉन विकिरण]] या मर्मज्ञ विकिरण का उत्पादन नहीं करना चाहिए।<ref name="BlankeEtAl1960"/>
# विकिरण एक प्रकार का होना चाहिए जो आसानी से अवशोषित हो जाए और थर्मल विकिरण में परिवर्तित हो जाए, अधिमानतः [[अल्फा कण]]। [[बीटा कण]] काफी [[गामा विकिरण]]/एक्स-रे | एक्स-रे विकिरण का उत्सर्जन [[ब्रेकिंग विकिरण]] माध्यमिक विकिरण उत्पादन के माध्यम से कर सकते हैं और इसलिए भारी परिरक्षण की आवश्यकता होती है। आइसोटोप को अन्य [[क्षय मोड]] या [[क्षय श्रृंखला]] उत्पादों के माध्यम से महत्वपूर्ण मात्रा में गामा, [[न्यूट्रॉन विकिरण]] या मर्मज्ञ विकिरण का उत्पादन नहीं करना चाहिए।<ref name="BlankeEtAl1960"/>


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और असाधारण रूप से निम्न गामा और न्यूट्रॉन विकिरण स्तर। <sup>238</sup>पु [[सीसा परिरक्षण]] आवश्यकताएं सबसे कम हैं। केवल तीन उम्मीदवार समस्थानिक अंतिम मानदंड को पूरा करते हैं (सभी ऊपर सूचीबद्ध नहीं हैं) और विकिरण को अवरुद्ध करने के लिए 25 मिमी से कम सीसे के परिरक्षण की आवश्यकता होती है। <sup>238</sup>पु (इन तीनों में से सर्वश्रेष्ठ) को 2.5 मिमी से कम की आवश्यकता होती है, और कई मामलों में, किसी परिरक्षण की आवश्यकता नहीं होती है <sup>238</sup>पु आरटीजी, क्योंकि केसिंग ही पर्याप्त है।
और असाधारण रूप से निम्न गामा और न्यूट्रॉन विकिरण स्तर। <sup>238</sup>पु [[सीसा परिरक्षण]] आवश्यकताएं सबसे कम हैं। केवल तीन उम्मीदवार समस्थानिक अंतिम मानदंड को पूरा करते हैं (सभी ऊपर सूचीबद्ध नहीं हैं) और विकिरण को अवरुद्ध करने के लिए 25 मिमी से कम सीसे के परिरक्षण की आवश्यकता होती है। <sup>238</sup>पु (इन तीनों में से सर्वश्रेष्ठ) को 2.5 मिमी से कम की आवश्यकता होती है, और कई मामलों में, किसी परिरक्षण की आवश्यकता नहीं होती है <sup>238</sup>पु आरटीजी, क्योंकि केसिंग ही पर्याप्त है।
<sup>238</sup>पु प्लूटोनियम (IV) ऑक्साइड (PuO) के रूप में RTG के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला ईंधन बन गया है।<sub>2</sub>).{{Citation needed|date = April 2016}}
<sup>238</sup>पु प्लूटोनियम (IV) ऑक्साइड (PuO) के रूप में RTG के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला ईंधन बन गया है।<sub>2</sub>).
 
हालांकि, प्लूटोनियम (चतुर्थ) ऑक्साइड ऑक्सीजन की एक प्राकृतिक बहुतायत युक्त ~2.3x10 की दर से न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करता है<sup>3</sup> n/sec/g प्लूटोनियम-238 का। प्लूटोनियम-238 धातु के न्यूट्रॉन उत्सर्जन दर की तुलना में यह उत्सर्जन दर अपेक्षाकृत अधिक है। बिना किसी प्रकाश तत्व की अशुद्धियों वाली धातु ~2.8x10<sup>3</sup> n/sec/g प्लूटोनियम-238 का। ये न्यूट्रॉन प्लूटोनियम-238 के स्वतःस्फूर्त विखंडन से उत्पन्न होते हैं।
हालांकि, प्लूटोनियम (चतुर्थ) ऑक्साइड ऑक्सीजन की एक प्राकृतिक बहुतायत युक्त ~2.3x10 की दर से न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करता है<sup>3</sup> n/sec/g प्लूटोनियम-238 का। प्लूटोनियम-238 धातु के न्यूट्रॉन उत्सर्जन दर की तुलना में यह उत्सर्जन दर अपेक्षाकृत अधिक है। बिना किसी प्रकाश तत्व की अशुद्धियों वाली धातु ~2.8x10<sup>3</sup> n/sec/g प्लूटोनियम-238 का। ये न्यूट्रॉन प्लूटोनियम-238 के स्वतःस्फूर्त विखंडन से उत्पन्न होते हैं।


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इस खंड में चर्चा किए गए अन्य तीन समस्थानिकों के विपरीत, <sup>238</sup>पु विशेष रूप से संश्लेषित होना चाहिए और परमाणु अपशिष्ट उत्पाद के रूप में प्रचुर मात्रा में नहीं है। वर्तमान में केवल रूस ने उच्च मात्रा में उत्पादन बनाए रखा है, जबकि अमेरिका में इससे अधिक नहीं है {{cvt|50|g|abbr=on}} का कुल उत्पादन 2013 और 2018 के बीच हुआ था।<ref name='Forbes Dec 2018'>[https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/12/13/nasa-doesnt-have-enough-nuclear-fuel-for-its-deep-space-missions/#47a2787d1c18 NASA Doesn't Have Enough Nuclear Fuel For Its Deep Space Missions]. Ethan Siegel, ''Forbes''. 13 December 2018.</ref> अमेरिकी एजेंसियों की दर से सामग्री का उत्पादन शुरू करने की इच्छा शामिल है {{convert|300|to|400|g}} प्रति वर्ष। यदि इस योजना को वित्त पोषित किया जाता है, तो औसत उत्पादन करने के लिए स्वचालन और स्केल-अप प्रक्रियाओं को स्थापित करने का लक्ष्य होगा {{convert|1.5|kg|abbr=on}} प्रति वर्ष 2025 तक।<ref>[http://spacenews.com/plutonium-supply-for-nasa-missions-faces-long-term-challenges/ Plutonium supply for NASA missions faces long-term challenges]. Jeff Foust. ''Space News'', 10 October 2017.</ref><ref name='Forbes Dec 2018'/>
इस खंड में चर्चा किए गए अन्य तीन समस्थानिकों के विपरीत, <sup>238</sup>पु विशेष रूप से संश्लेषित होना चाहिए और परमाणु अपशिष्ट उत्पाद के रूप में प्रचुर मात्रा में नहीं है। वर्तमान में केवल रूस ने उच्च मात्रा में उत्पादन बनाए रखा है, जबकि अमेरिका में इससे अधिक नहीं है {{cvt|50|g|abbr=on}} का कुल उत्पादन 2013 और 2018 के बीच हुआ था।<ref name='Forbes Dec 2018'>[https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/12/13/nasa-doesnt-have-enough-nuclear-fuel-for-its-deep-space-missions/#47a2787d1c18 NASA Doesn't Have Enough Nuclear Fuel For Its Deep Space Missions]. Ethan Siegel, ''Forbes''. 13 December 2018.</ref> अमेरिकी एजेंसियों की दर से सामग्री का उत्पादन शुरू करने की इच्छा शामिल है {{convert|300|to|400|g}} प्रति वर्ष। यदि इस योजना को वित्त पोषित किया जाता है, तो औसत उत्पादन करने के लिए स्वचालन और स्केल-अप प्रक्रियाओं को स्थापित करने का लक्ष्य होगा {{convert|1.5|kg|abbr=on}} प्रति वर्ष 2025 तक।<ref>[http://spacenews.com/plutonium-supply-for-nasa-missions-faces-long-term-challenges/ Plutonium supply for NASA missions faces long-term challenges]. Jeff Foust. ''Space News'', 10 October 2017.</ref><ref name='Forbes Dec 2018'/>
==== <sup>90</sup>श्री ====
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स्ट्रोंटियम-90 का उपयोग सोवियत संघ द्वारा स्थलीय आरटीजी में किया गया है। <sup>90</sup>Sr का क्षय β उत्सर्जन से होता है, मामूली γ उत्सर्जन के साथ। जबकि 28.8 साल की इसकी हाफ लाइफ इससे काफी कम है <sup>238</sup>पु, इसमें 0.46 वाट प्रति ग्राम के शक्ति घनत्व के साथ कम क्षय ऊर्जा भी होती है।<ref name=Adams/>  क्योंकि ऊर्जा उत्पादन कम होता है, यह तुलना में कम तापमान तक पहुँचता है <sup>238</sup>पु, जिसके परिणामस्वरूप आरटीजी दक्षता कम होती है। <sup>90</sup>Sr में दोनों के विखंडन में उच्च [[विखंडन उत्पाद उपज]] है {{chem|235|U}} और {{chem|239|Pu}} और इस प्रकार खर्च किए गए परमाणु ईंधन से निकाले जाने पर अपेक्षाकृत कम कीमत पर बड़ी मात्रा में उपलब्ध है।<ref name=Adams>Rod Adams, [http://atomicinsights.com/1996/09/rtg-heat-sources-two-proven-materials.html RTG Heat Sources: Two Proven Materials] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120207133936/http://atomicinsights.com/1996/09/rtg-heat-sources-two-proven-materials.html |date=7 February 2012 }}, 1 September 1996, Retrieved 20 January 2012.</ref>
स्ट्रोंटियम-90 का उपयोग सोवियत संघ द्वारा स्थलीय आरटीजी में किया गया है। <sup>90</sup>Sr का क्षय β उत्सर्जन से होता है, मामूली γ उत्सर्जन के साथ। जबकि 28.8 साल की इसकी हाफ लाइफ इससे काफी कम है <sup>238</sup>पु, इसमें 0.46 वाट प्रति ग्राम के शक्ति घनत्व के साथ कम क्षय ऊर्जा भी होती है।<ref name=Adams/>  क्योंकि ऊर्जा उत्पादन कम होता है, यह तुलना में कम तापमान तक पहुँचता है <sup>238</sup>पु, जिसके परिणामस्वरूप आरटीजी दक्षता कम होती है। <sup>90</sup>Sr में दोनों के विखंडन में उच्च [[विखंडन उत्पाद उपज]] है {{chem|235|U}} और {{chem|239|Pu}} और इस प्रकार खर्च किए गए परमाणु ईंधन से निकाले जाने पर अपेक्षाकृत कम कीमत पर बड़ी मात्रा में उपलब्ध है।<ref name=Adams>Rod Adams, [http://atomicinsights.com/1996/09/rtg-heat-sources-two-proven-materials.html RTG Heat Sources: Two Proven Materials] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120207133936/http://atomicinsights.com/1996/09/rtg-heat-sources-two-proven-materials.html |date=7 February 2012 }}, 1 September 1996, Retrieved 20 January 2012.</ref>
<!--the article on Sr90 claims a different decay energy for the pure metal--> जैसा {{chem|90|Sr}} एक बहुत ही प्रतिक्रियाशील क्षारीय पृथ्वी धातु है और एक तथाकथित हड्डी साधक है जो [[कैल्शियम]] की रासायनिक समानता के कारण हड्डी-ऊतकों में जमा होता है (हड्डियों में एक बार यह [[अस्थि मज्जा]] को काफी नुकसान पहुंचा सकता है, एक तेजी से विभाजित ऊतक), यह आमतौर पर होता है आरटीजी में शुद्ध रूप में कार्यरत नहीं हैं। सबसे आम रूप [[पेरोसाइट (संरचना)]] स्ट्रोंटियम टाइटेनेट (SrTiO<sub>3</sub>) जो रासायनिक रूप से निकट-अक्रिय है और इसका उच्च गलनांक है। जबकि 5.5 की इसकी मोह कठोरता ने इसे हीरे के अनुकरण के रूप में अनुपयुक्त बना दिया है, यह धूल के बहुत अच्छे फैलाव के बिना इसके परिरक्षण से आकस्मिक रिलीज के कुछ रूपों का सामना करने के लिए पर्याप्त कठोरता है। SrTiO का उपयोग करने का नकारात्मक पक्ष<sub>3</sub> देशी धातु के बजाय यह है कि इसके उत्पादन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह टीआईओ के रूप में बिजली घनत्व को भी कम करता है<sub>3</sub> सामग्री का हिस्सा किसी भी क्षय गर्मी का उत्पादन नहीं करता है। ऑक्साइड या देशी धातु से शुरू होकर, SrTiO प्राप्त करने का एक मार्ग<sub>3</sub> इसे जलीय घोल में स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड में बदलने देना है, जो कम घुलनशील स्ट्रोंटियम कार्बोनेट बनने के लिए हवा से [[कार्बन डाईऑक्साइड]] को अवशोषित करता है। उच्च तापमान पर टाइटेनियम डाइऑक्साइड के साथ स्ट्रोंटियम कार्बोनेट की प्रतिक्रिया वांछित स्ट्रोंटियम टाइटेनेट प्लस कार्बन डाइऑक्साइड पैदा करती है। यदि वांछित है, तो स्ट्रोंटियम टाइटेनेट उत्पाद को सिंटरिंग के माध्यम से एक सिरेमिक-जैसे समुच्चय में बनाया जा सकता है।
जैसा {{chem|90|Sr}} एक बहुत ही प्रतिक्रियाशील क्षारीय पृथ्वी धातु है और एक तथाकथित हड्डी साधक है जो [[कैल्शियम]] की रासायनिक समानता के कारण हड्डी-ऊतकों में जमा होता है (हड्डियों में एक बार यह [[अस्थि मज्जा]] को काफी नुकसान पहुंचा सकता है, एक तेजी से विभाजित ऊतक), यह आमतौर पर होता है आरटीजी में शुद्ध रूप में कार्यरत नहीं हैं। सबसे आम रूप [[पेरोसाइट (संरचना)]] स्ट्रोंटियम टाइटेनेट (SrTiO<sub>3</sub>) जो रासायनिक रूप से निकट-अक्रिय है और इसका उच्च गलनांक है। जबकि 5.5 की इसकी मोह कठोरता ने इसे हीरे के अनुकरण के रूप में अनुपयुक्त बना दिया है, यह धूल के बहुत अच्छे फैलाव के बिना इसके परिरक्षण से आकस्मिक रिलीज के कुछ रूपों का सामना करने के लिए पर्याप्त कठोरता है। SrTiO का उपयोग करने का नकारात्मक पक्ष<sub>3</sub> देशी धातु के बजाय यह है कि इसके उत्पादन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह टीआईओ के रूप में बिजली घनत्व को भी कम करता है<sub>3</sub> सामग्री का हिस्सा किसी भी क्षय गर्मी का उत्पादन नहीं करता है। ऑक्साइड या देशी धातु से शुरू होकर, SrTiO प्राप्त करने का एक मार्ग<sub>3</sub> इसे जलीय घोल में स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड में बदलने देना है, जो कम घुलनशील स्ट्रोंटियम कार्बोनेट बनने के लिए हवा से [[कार्बन डाईऑक्साइड]] को अवशोषित करता है। उच्च तापमान पर टाइटेनियम डाइऑक्साइड के साथ स्ट्रोंटियम कार्बोनेट की प्रतिक्रिया वांछित स्ट्रोंटियम टाइटेनेट प्लस कार्बन डाइऑक्साइड पैदा करती है। यदि वांछित है, तो स्ट्रोंटियम टाइटेनेट उत्पाद को सिंटरिंग के माध्यम से एक सिरेमिक-जैसे समुच्चय में बनाया जा सकता है।


==== <sup>210</sup>पो ==
==<sup>210</sup>पो ==
कुछ प्रोटोटाइप आरटीजी, जिन्हें पहली बार 1958 में अमेरिकी परमाणु ऊर्जा आयोग द्वारा बनाया गया था, ने पोलोनियम-210 का उपयोग किया है। यह आइसोटोप असाधारण शक्ति घनत्व प्रदान करता है (शुद्ध <sup>210</sup>Po क्षय ऊर्जा उत्सर्जित करता है|140W/g) इसकी उच्च रेडियोधर्मी क्षय#रेडियोधर्मी क्षय दर के कारण, लेकिन 138 दिनों के बहुत कम अर्ध-जीवन के कारण इसका सीमित उपयोग होता है। आधा ग्राम का नमूना <sup>210</sup>पो का तापमान अधिक हो जाता है {{convert|500|C|F|sigfig=1}}.<ref>{{cite web|title=एक विशेष तत्त्व जिस का प्रभाव रेडियो पर पड़ता है|url=http://www.ead.anl.gov/pub/doc/polonium.pdf|publisher=Argonne National Laboratory|archive-url=https://web.archive.org/web/20120310145431/http://www.ead.anl.gov/pub/doc/polonium.pdf|archive-date=2012-03-10}}</ref> चूंकि पीओ-210 एक शुद्ध अल्फा-उत्सर्जक है और महत्वपूर्ण गामा या एक्स-रे विकिरण का उत्सर्जन नहीं करता है, पु-238 के लिए परिरक्षण आवश्यकताएं भी कम हैं। जबकि छोटा आधा जीवन उस समय को भी कम कर देता है जिसके दौरान पर्यावरण के लिए आकस्मिक रिलीज एक चिंता का विषय है, पोलोनियम-210 बेहद रेडियोटॉक्सिक है अगर इसे लिया जाता है और रासायनिक रूप से निष्क्रिय रूपों में भी महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकता है, जो एक विदेशी वस्तु के रूप में पाचन तंत्र से गुजरते हैं। . उत्पादन का एक सामान्य मार्ग (चाहे आकस्मिक या जानबूझकर) का न्यूट्रॉन विकिरण है {{chem|209|Bi}}, [[विस्मुट]] का एकमात्र स्वाभाविक रूप से होने वाला आइसोटोप। यह आकस्मिक उत्पादन है जिसे तरल धातु रिएक्टरों में शीतलक के रूप में [[सीसा-बिस्मथ यूटेक्टिक]] के उपयोग के खिलाफ एक तर्क के रूप में उद्धृत किया गया है। हालांकि, अगर पोलोनियम-210 की पर्याप्त मांग मौजूद है, तो इसका निष्कर्षण उतना ही सार्थक हो सकता है, जितना कि [[ अफ़ीम ]] में भारी जल मॉडरेटर से ट्रिटियम को आर्थिक रूप से पुनर्प्राप्त किया जाता है।
कुछ प्रोटोटाइप आरटीजी, जिन्हें पहली बार 1958 में अमेरिकी परमाणु ऊर्जा आयोग द्वारा बनाया गया था, ने पोलोनियम-210 का उपयोग किया है। यह आइसोटोप असाधारण शक्ति घनत्व प्रदान करता है (शुद्ध <sup>210</sup>Po क्षय ऊर्जा उत्सर्जित करता है|140W/g) इसकी उच्च रेडियोधर्मी क्षय#रेडियोधर्मी क्षय दर के कारण, लेकिन 138 दिनों के बहुत कम अर्ध-जीवन के कारण इसका सीमित उपयोग होता है। आधा ग्राम का नमूना <sup>210</sup>पो का तापमान अधिक हो जाता है {{convert|500|C|F|sigfig=1}}.<ref>{{cite web|title=एक विशेष तत्त्व जिस का प्रभाव रेडियो पर पड़ता है|url=http://www.ead.anl.gov/pub/doc/polonium.pdf|publisher=Argonne National Laboratory|archive-url=https://web.archive.org/web/20120310145431/http://www.ead.anl.gov/pub/doc/polonium.pdf|archive-date=2012-03-10}}</ref> चूंकि पीओ-210 एक शुद्ध अल्फा-उत्सर्जक है और महत्वपूर्ण गामा या एक्स-रे विकिरण का उत्सर्जन नहीं करता है, पु-238 के लिए परिरक्षण आवश्यकताएं भी कम हैं। जबकि छोटा आधा जीवन उस समय को भी कम कर देता है जिसके दौरान पर्यावरण के लिए आकस्मिक रिलीज एक चिंता का विषय है, पोलोनियम-210 बेहद रेडियोटॉक्सिक है अगर इसे लिया जाता है और रासायनिक रूप से निष्क्रिय रूपों में भी महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकता है, जो एक विदेशी वस्तु के रूप में पाचन तंत्र से गुजरते हैं। . उत्पादन का एक सामान्य मार्ग (चाहे आकस्मिक या जानबूझकर) का न्यूट्रॉन विकिरण है {{chem|209|Bi}}, [[विस्मुट]] का एकमात्र स्वाभाविक रूप से होने वाला आइसोटोप। यह आकस्मिक उत्पादन है जिसे तरल धातु रिएक्टरों में शीतलक के रूप में [[सीसा-बिस्मथ यूटेक्टिक]] के उपयोग के खिलाफ एक तर्क के रूप में उद्धृत किया गया है। हालांकि, अगर पोलोनियम-210 की पर्याप्त मांग मौजूद है, तो इसका निष्कर्षण उतना ही सार्थक हो सकता है, जितना कि [[ अफ़ीम ]] में भारी जल मॉडरेटर से ट्रिटियम को आर्थिक रूप से पुनर्प्राप्त किया जाता है।


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अंतरिक्ष यान के लिए, मुख्य चिंता यह है कि यदि लॉन्च के दौरान या पृथ्वी के करीब अंतरिक्ष यान के बाद के मार्ग में कोई दुर्घटना होती है, तो हानिकारक सामग्री वातावरण में छोड़ी जा सकती है; इसलिए अंतरिक्ष यान और अन्य जगहों पर उनके उपयोग ने विवाद को आकर्षित किया है।<ref name="Ref_h">[http://www.cnn.com/TECH/space/9908/16/cassini.flyby/ मंगलवार को पृथ्वी द्वारा ज़ूम करने के लिए परमाणु-संचालित नासा शिल्प], CNN समाचार रिपोर्ट, 16 अगस्त 1999</ref><ref name="Top 10 Space Age Radiation Incidents">{{cite web|url= https://listverse.com/2012/01/20/top-10-space-age-radiation-incidents | title= शीर्ष 10 अंतरिक्ष युग विकिरण घटनाएं| work=listverse.com | date= 20 January 2012 | access-date=30 January 2018 }}</ref>
अंतरिक्ष यान के लिए, मुख्य चिंता यह है कि यदि लॉन्च के दौरान या पृथ्वी के करीब अंतरिक्ष यान के बाद के मार्ग में कोई दुर्घटना होती है, तो हानिकारक सामग्री वातावरण में छोड़ी जा सकती है; इसलिए अंतरिक्ष यान और अन्य जगहों पर उनके उपयोग ने विवाद को आकर्षित किया है।<ref name="Ref_h">[http://www.cnn.com/TECH/space/9908/16/cassini.flyby/ मंगलवार को पृथ्वी द्वारा ज़ूम करने के लिए परमाणु-संचालित नासा शिल्प], CNN समाचार रिपोर्ट, 16 अगस्त 1999</ref><ref name="Top 10 Space Age Radiation Incidents">{{cite web|url= https://listverse.com/2012/01/20/top-10-space-age-radiation-incidents | title= शीर्ष 10 अंतरिक्ष युग विकिरण घटनाएं| work=listverse.com | date= 20 January 2012 | access-date=30 January 2018 }}</ref>
हालांकि, इस घटना को वर्तमान आरटीजी पीपा डिजाइनों के साथ संभावित नहीं माना जाता है। उदाहरण के लिए, 1997 में शुरू की गई कैसिनी-ह्यूजेंस जांच के लिए पर्यावरणीय प्रभाव अध्ययन ने मिशन में विभिन्न चरणों में संदूषण दुर्घटनाओं की संभावना का अनुमान लगाया। प्रक्षेपण के बाद पहले 3.5 मिनट के दौरान एक या अधिक तीन आरटीजी (या इसकी 129 [[रेडियोआइसोटोप हीटर इकाई]] से) से रेडियोधर्मी रिलीज होने वाली दुर्घटना की संभावना 1,400 में 1 होने का अनुमान लगाया गया था; कक्षा में चढ़ाई के बाद बाद में रिलीज़ होने की संभावना 476 में 1 थी; उसके बाद एक आकस्मिक रिलीज की संभावना तेजी से गिरकर एक मिलियन में 1 से भी कम हो गई।<ref name="Ref_j">[http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/fseis4.pdf कैसिनी अंतिम पूरक पर्यावरणीय प्रभाव वक्तव्य] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060929000952/http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/fseis4.pdf |date=29 September 2006 }}, अध्याय 4, नासा, सितंबर 1997 ([http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety-eis.cfm अन्य अध्यायों और संबंधित दस्तावेजों के लिंक]  {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060907222902/http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety-eis.cfm |date=7 September 2006 }})</ref> यदि कोई दुर्घटना जिसमें संदूषण पैदा करने की क्षमता थी, प्रक्षेपण चरणों के दौरान हुई (जैसे कि अंतरिक्ष यान कक्षा में पहुंचने में विफल), वास्तव में आरटीजी के कारण संदूषण की संभावना 10 में 1 होने का अनुमान लगाया गया था।<ref name="Ref_k">[http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/fseisd.pdf कैसिनी अंतिम पूरक पर्यावरणीय प्रभाव वक्तव्य] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060929001253/http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/fseisd.pdf |date=29 September 2006 }}, परिशिष्ट D, सुरक्षा विश्लेषण परिणामों की तालिकाओं का सारांश, पृष्ठ D-4 पर तालिका D-1, GPHS-RTG के लिए सशर्त संभाव्यता कॉलम देखें</ref> प्रक्षेपण सफल रहा और कैसिनी-ह्यूजेंस शनि ग्रह पर पहुंच गया।
हालांकि, इस घटना को वर्तमान आरटीजी पीपा डिजाइनों के साथ संभावित नहीं माना जाता है। उदाहरण के लिए, 1997 में शुरू की गई कैसिनी-ह्यूजेंस जांच के लिए पर्यावरणीय प्रभाव अध्ययन ने मिशन में विभिन्न चरणों में संदूषण दुर्घटनाओं की संभावना का अनुमान लगाया। प्रक्षेपण के बाद पहले 3.5 मिनट के दौरान एक या अधिक तीन आरटीजी (या इसकी 129 [[रेडियोआइसोटोप हीटर इकाई]] से) से रेडियोधर्मी रिलीज होने वाली दुर्घटना की संभावना 1,400 में 1 होने का अनुमान लगाया गया था; कक्षा में चढ़ाई के बाद बाद में रिलीज़ होने की संभावना 476 में 1 थी; उसके बाद एक आकस्मिक रिलीज की संभावना तेजी से गिरकर एक मिलियन में 1 से भी कम हो गई।<ref name="Ref_j">[http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/fseis4.pdf कैसिनी अंतिम पूरक पर्यावरणीय प्रभाव वक्तव्य] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060929000952/http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/fseis4.pdf |date=29 September 2006 }}, अध्याय 4, नासा, सितंबर 1997 ([http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety-eis.cfm अन्य अध्यायों और संबंधित दस्तावेजों के लिंक]  {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060907222902/http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety-eis.cfm |date=7 September 2006 }})</ref> यदि कोई दुर्घटना जिसमें संदूषण पैदा करने की क्षमता थी, प्रक्षेपण चरणों के दौरान हुई (जैसे कि अंतरिक्ष यान कक्षा में पहुंचने में विफल), वास्तव में आरटीजी के कारण संदूषण की संभावना 10 में 1 होने का अनुमान लगाया गया था।<ref name="Ref_k">[http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/fseisd.pdf कैसिनी अंतिम पूरक पर्यावरणीय प्रभाव वक्तव्य] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20060929001253/http://saturn.jpl.nasa.gov/spacecraft/safety/fseisd.pdf |date=29 September 2006 }}, परिशिष्ट D, सुरक्षा विश्लेषण परिणामों की तालिकाओं का सारांश, पृष्ठ D-4 पर तालिका D-1, GPHS-RTG के लिए सशर्त संभाव्यता कॉलम देखें</ref> प्रक्षेपण सफल रहा और कैसिनी-ह्यूजेंस शनि ग्रह पर पहुंच गया।


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=== विखंडन रिएक्टरों के साथ तुलना ===
=== विखंडन रिएक्टरों के साथ तुलना ===
{{unreferenced section|date=March 2014}}
आरटीजी और [[परमाणु विखंडन]] बहुत भिन्न परमाणु प्रतिक्रियाओं का उपयोग करते हैं।
आरटीजी और [[परमाणु विखंडन]] बहुत भिन्न परमाणु प्रतिक्रियाओं का उपयोग करते हैं।


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एक RTG का उपयोग करना <sup>241</sup>Am को 2002 में इस प्रकार के मिशन के लिए प्रस्तावित किया गया था।<ref name=ip>[http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/misc/trieste_may02_mtg/McNutt_Ralph.pdf Ralph L. McNutt, et al. – '''Interstellar Explorer''' (2002) – Johns Hopkins University] (.pdf)</ref> यह इंटरस्टेलर जांच पर 1000 साल तक के मिशन एक्सटेंशन का समर्थन कर सकता है, क्योंकि प्लूटोनियम की तुलना में लंबी अवधि में बिजली उत्पादन में धीरे-धीरे गिरावट आएगी।<ref name=ip/>आरटीजी के लिए अन्य समस्थानिकों की भी अध्ययन में जांच की गई, जैसे वाट/ग्राम, अर्ध-जीवन और क्षय उत्पादों को देखते हुए।<ref name=ip/>1999 के एक इंटरस्टेलर जांच प्रस्ताव ने तीन उन्नत रेडियोआइसोटोप ऊर्जा स्रोतों (एआरपीएस) का उपयोग करने का सुझाव दिया।<ref name=ipjpl>{{cite web|url=http://interstellar.jpl.nasa.gov/interstellar/probe/index.html |archive-url=https://web.archive.org/web/20030406073326/http://interstellar.jpl.nasa.gov/interstellar/probe/index.html |url-status=dead |archive-date=6 April 2003 |title=इंटरस्टेलर जांच|publisher=NASA/JPL |date=5 February 2002 |access-date=22 October 2010}}</ref>
एक RTG का उपयोग करना <sup>241</sup>Am को 2002 में इस प्रकार के मिशन के लिए प्रस्तावित किया गया था।<ref name=ip>[http://www.niac.usra.edu/files/library/meetings/misc/trieste_may02_mtg/McNutt_Ralph.pdf Ralph L. McNutt, et al. – '''Interstellar Explorer''' (2002) – Johns Hopkins University] (.pdf)</ref> यह इंटरस्टेलर जांच पर 1000 साल तक के मिशन एक्सटेंशन का समर्थन कर सकता है, क्योंकि प्लूटोनियम की तुलना में लंबी अवधि में बिजली उत्पादन में धीरे-धीरे गिरावट आएगी।<ref name=ip/>आरटीजी के लिए अन्य समस्थानिकों की भी अध्ययन में जांच की गई, जैसे वाट/ग्राम, अर्ध-जीवन और क्षय उत्पादों को देखते हुए।<ref name=ip/>1999 के एक इंटरस्टेलर जांच प्रस्ताव ने तीन उन्नत रेडियोआइसोटोप ऊर्जा स्रोतों (एआरपीएस) का उपयोग करने का सुझाव दिया।<ref name=ipjpl>{{cite web|url=http://interstellar.jpl.nasa.gov/interstellar/probe/index.html |archive-url=https://web.archive.org/web/20030406073326/http://interstellar.jpl.nasa.gov/interstellar/probe/index.html |url-status=dead |archive-date=6 April 2003 |title=इंटरस्टेलर जांच|publisher=NASA/JPL |date=5 February 2002 |access-date=22 October 2010}}</ref>
आरटीजी बिजली का उपयोग वैज्ञानिक उपकरणों को शक्ति देने और जांच पर पृथ्वी पर संचार के लिए किया जा सकता है।<ref name=ip/>एक मिशन ने [[आयन इंजन]]ों को बिजली देने के लिए बिजली का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया, इस विधि को रेडियोआइसोटोप इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन (आरईपी) कहा।<ref name=ip/>
आरटीजी बिजली का उपयोग वैज्ञानिक उपकरणों को शक्ति देने और जांच पर पृथ्वी पर संचार के लिए किया जा सकता है।<ref name=ip/>एक मिशन ने [[आयन इंजन]]ों को बिजली देने के लिए बिजली का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया, इस विधि को रेडियोआइसोटोप इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन (आरईपी) कहा।<ref name=ip/>
== इलेक्ट्रोस्टैटिक-बूस्टेड रेडियोआइसोटोप ताप स्रोत ==
== इलेक्ट्रोस्टैटिक-बूस्टेड रेडियोआइसोटोप ताप स्रोत ==
एक स्व-प्रेरित इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के आधार पर रेडियोआइसोटोप ताप स्रोतों के लिए एक शक्ति वृद्धि प्रस्तावित की गई है।<ref>{{cite journal |last1=Arias |first1=Francisco J. |last2=Parks |first2=Geoffrey T. |date=November 2015 |title=स्व-प्रेरित इलेक्ट्रोस्टैटिक-बूस्टेड रेडियोआइसोटोप ताप स्रोत|journal=Progress in Nuclear Energy |publisher=[[Elsevier]] |volume=85 |pages=291–296 |doi=10.1016/j.pnucene.2015.06.016 |issn=0149-1970 |doi-access=free }}</ref> लेखकों के अनुसार, बीटा स्रोतों का उपयोग करके 10% तक की वृद्धि प्राप्त की जा सकती है।
एक स्व-प्रेरित इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के आधार पर रेडियोआइसोटोप ताप स्रोतों के लिए एक शक्ति वृद्धि प्रस्तावित की गई है।<ref>{{cite journal |last1=Arias |first1=Francisco J. |last2=Parks |first2=Geoffrey T. |date=November 2015 |title=स्व-प्रेरित इलेक्ट्रोस्टैटिक-बूस्टेड रेडियोआइसोटोप ताप स्रोत|journal=Progress in Nuclear Energy |publisher=[[Elsevier]] |volume=85 |pages=291–296 |doi=10.1016/j.pnucene.2015.06.016 |issn=0149-1970 |doi-access=free }}</ref> लेखकों के अनुसार, बीटा स्रोतों का उपयोग करके 10% तक की वृद्धि प्राप्त की जा सकती है।

Revision as of 21:02, 23 April 2023

कैसिनी जांच में प्रयुक्त आरटीजी का आरेख

एक रेडियो आइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (आरटीजी, आरआईटीईजी), जिसे कभी-कभी रेडियोआइसोटोप पावर सिस्टम (आरपीएस) के रूप में संदर्भित किया जाता है, एक प्रकार की परमाणु बैटरी है जो एक उपयुक्त रेडियोधर्मिता सामग्री की क्षय गर्मी को सीबेक प्रभाव द्वारा बिजली में परिवर्तित करने के लिए थर्मोक्यूल्स की एक सरणी का उपयोग करती है। . इस प्रकार के बिजली उत्पादन में कोई हिलता हुआ भाग नहीं होता है।

आरटीजी का उपयोग उपग्रहों, अंतरिक्ष जांचों और आर्कटिक वृत्त के अंदर सोवियत संघ द्वारा निर्मित प्रकाशस्तंभों की एक श्रृंखला जैसी दूरस्थ सुविधाओं जैसे उपग्रहों में शक्ति स्रोतों के रूप में किया गया है। आरटीजी आम तौर पर अनियंत्रित स्थितियों के लिए सबसे वांछनीय शक्ति स्रोत होते हैं, जिन्हें आर्थिक रूप से प्रदान करने के लिए ईंधन कोशिकाओं, बैटरी, या जनरेटर के लिए कुछ सौ वाट (या उससे कम) बिजली की आवश्यकता होती है, और उन जगहों पर जहां सौर सेल व्यावहारिक नहीं हैं। आरटीजी के सुरक्षित उपयोग के लिए यूनिट के उत्पादक जीवन के लंबे समय बाद रेडियोआइसोटोप के नियंत्रण की आवश्यकता होती है। आरटीजी का खर्च उनके उपयोग को दुर्लभ या विशेष स्थितियों में आला अनुप्रयोगों तक सीमित करता है। क्योंकि उन्हें सौर ऊर्जा की आवश्यकता नहीं होती है, आरटीजी दूरस्थ और कठोर वातावरण के लिए विस्तारित अवधि के लिए आदर्श होते हैं, और क्योंकि उनके पास चलने वाले हिस्से नहीं होते हैं, इसलिए पुर्जों के खराब होने या खराब होने का कोई जोखिम नहीं होता है।

इतिहास

238पुओ2 जैसा कि कैसिनी अंतरिक्ष यान और गैलीलियो अंतरिक्ष यान मिशनों के लिए आरटीजी में उपयोग किया जाता है। ग्रेफाइट कंबल के नीचे कई मिनट तक गोली को इंसुलेट करने और फिर कंबल को हटाने के बाद यह तस्वीर ली गई थी। गोली गरमागरम है क्योंकि रेडियोधर्मी क्षय (मुख्य रूप से α) द्वारा उत्पन्न गर्मी। प्रारंभिक उत्पादन 62 वाट है।

RTG का आविष्कार 1954 में माउंड प्रयोगशालाओं के वैज्ञानिकों केनेथ (केन्या) सी. जॉर्डन (1921-2008) और जॉन बर्डेन (1918-2011) द्वारा किया गया था।[1][2] उन्हें 2013 में नेशनल इन्वेंटर्स हॉल ऑफ फ़ेम में शामिल किया गया था।[3][4] जॉर्डन और बर्डेन ने 1 जनवरी 1957 से शुरू होने वाले एक आर्मी सिग्नल कॉर्प्स अनुबंध (R-65-8-998 11-SC-03-91) पर काम किया, जो रेडियोधर्मी सामग्री और गर्मी के सीधे विद्युत ऊर्जा में रूपांतरण के लिए उपयुक्त थर्मोक्यूल्स पर शोध करने के लिए था। ताप स्रोत के रूप में पोलोनियम -210 का उपयोग करना। संयुक्त राज्य परमाणु ऊर्जा आयोग के साथ अनुबंध के तहत मियामीसबर्ग, ओहियो में माउंड प्रयोगशालाओं द्वारा 1950 के दशक के अंत में अमेरिका में आरटीजी विकसित किए गए थे। इस परियोजना का नेतृत्व डॉ. बर्ट्रम सी. ब्लैंके ने किया था।[5]

संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा अंतरिक्ष में लॉन्च किया गया पहला RTG 1961 में नेवी ट्रांजिट (उपग्रह) पर सवार 96 ग्राम प्लूटोनियम -238 धातु द्वारा संचालित परमाणु सहायक शक्ति के लिए सिस्टम था। आरटीजी के पहले स्थलीय उपयोगों में से एक 1966 में अमेरिकी नौसेना द्वारा अलास्का में निर्जन फेयरवे रॉक#द रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर में किया गया था। 1995 तक उस साइट पर आरटीजी का इस्तेमाल किया जाता था।

एक सामान्य आरटीजी एप्लिकेशन अंतरिक्ष यान बिजली की आपूर्ति है। न्यूक्लियर ऑक्सिलरी पावर (SNAP) इकाइयों के लिए सिस्टम का उपयोग उन जांचों के लिए किया गया था जो सूर्य से फोटोवोल्टिक मॉड्यूल को अव्यावहारिक बनाने के लिए दूर तक जाती थीं। इस प्रकार, पायनियर 10, पायनियर 11, वोयाजर 1, वोयाजर 2, गैलीलियो जांच, यूलिसिस जांच, कैसिनी-ह्यूजेन्स, नए क्षितिज , और मंगल विज्ञान प्रयोगशाला#पावर स्रोत के साथ उनका उपयोग किया गया था। आरटीजी का इस्तेमाल दो वाइकिंग प्रोग्राम लैंडर्स और अपोलो 17 (एसएनएपी 27) के माध्यम से अपोलो 12 के चालक दल द्वारा चंद्रमा पर छोड़े गए वैज्ञानिक प्रयोगों के लिए किया गया था। चूंकि अपोलो 13 # अंतरिक्ष यान स्थान चंद्रमा लैंडिंग निरस्त कर दिया गया था, इसकी आरटीजी टोंगा ट्रेंच के आसपास प्रशांत महासागर में स्थित है।[6] आरटीजी का उपयोग निम्बस कार्यक्रम, ट्रांजिट (उपग्रह) और लिंकन प्रायोगिक उपग्रह उपग्रहों के लिए भी किया गया था। तुलनात्मक रूप से, पूर्ण विकसित परमाणु रिएक्टरों का उपयोग करके केवल कुछ ही अंतरिक्ष यान लॉन्च किए गए हैं: सोवियत यूएस-ए श्रृंखला और अमेरिकी एसएनएपी-10ए।

अंतरिक्ष यान के अलावा, सोवियत संघ ने 1007 आरटीजी बनाए[7]1980 के दशक के अंत तक रूस के आर्कटिक तट पर बिना चालक दल के प्रकाशस्तंभों और नेविगेशन बीकन को शक्ति देना।[7][8] सोवियत संघ में विभिन्न प्रकार के उद्देश्यों के लिए कई अलग-अलग प्रकार के आरटीजी (बीटा-एम प्रकार सहित) बनाए गए थे। सोवियत संघ के विघटन के बाद कई सालों तक प्रकाशस्तंभों का रखरखाव नहीं किया गया था। इस समय के दौरान कुछ आरटीजी इकाइयां गायब हो गईं- या तो लूटपाट या बर्फ/तूफान/समुद्र की प्राकृतिक ताकतों द्वारा।[7]1996 में, रूस की सरकार और अंतर्राष्ट्रीय समर्थकों द्वारा प्रकाशस्तंभों में आरटीजी को बंद करने के लिए एक परियोजना शुरू की गई थी, और 2021 तक, सभी आरटीजी अब हटा दिए गए हैं।[7] 1992 तक, संयुक्त राज्य वायु सेना ने दूरस्थ रूप से स्थित आर्कटिक उपकरणों को बिजली देने के लिए RTGs का भी उपयोग किया, और अमेरिकी सरकार ने विश्व स्तर पर दूरस्थ स्टेशनों को बिजली देने के लिए ऐसी सैकड़ों इकाइयों का उपयोग किया है। अलास्का एयर कमांड # लॉन्ग रेंज रडार (LRR) साइट्स के लिए सेंसिंग स्टेशन | टॉप-ROCC और SEEK IGLOO रडार सिस्टम, जो मुख्य रूप से अलास्का में स्थित हैं, RTGs का उपयोग करते हैं। इकाइयां स्ट्रोंटियम -90 का उपयोग करती हैं, और ऐसी इकाइयों की एक बड़ी संख्या सार्वजनिक रूप से अंतरिक्ष यान की तुलना में जमीन और समुद्र तल पर तैनात की गई है। विनियामक प्राधिकरण दस्तावेजों से पता चलता है कि अमेरिका ने 1970 और 1980 के दशक के दौरान कम से कम 100-150 तैनात किए थे।[9][needs update]

अतीत में, छोटी प्लूटोनियम कोशिकाएं (बहुत छोटी 238पु-संचालित आरटीजी) का उपयोग बहुत लंबी बैटरी लाइफ सुनिश्चित करने के लिए प्रत्यारोपित कृत्रिम पेसमेकर में किया गया था।[10] As of 2004, लगभग नब्बे अभी भी उपयोग में थे। 2007 के अंत तक, यह संख्या घटकर केवल नौ रह जाने की सूचना मिली थी।[11] माउंड लेबोरेटरी कार्डिएक पेसमेकर कार्यक्रम 1 जून 1966 को NUMEC के संयोजन में शुरू हुआ।[12] जब यह माना गया कि दाह संस्कार के दौरान ऊष्मा स्रोत अक्षुण्ण नहीं रहेगा, तो कार्यक्रम को 1972 में रद्द कर दिया गया क्योंकि यह सुनिश्चित करने का कोई तरीका नहीं था कि इकाइयों का उनके उपयोगकर्ताओं के शरीर के साथ अंतिम संस्कार नहीं किया जाएगा।

डिजाइन

आरटीजी का डिज़ाइन परमाणु प्रौद्योगिकी के मानकों से सरल है: मुख्य घटक एक रेडियोधर्मी सामग्री (ईंधन) का एक मजबूत कंटेनर है। थर्मोकपल को कंटेनर की दीवारों में रखा जाता है, प्रत्येक थर्मोकपल के बाहरी सिरे को ताप सिंक से जोड़ा जाता है। ईंधन के रेडियोधर्मी क्षय से ऊष्मा उत्पन्न होती है। यह ईंधन और हीट सिंक के बीच तापमान का अंतर है जो थर्मोक्यूल्स को बिजली उत्पन्न करने की अनुमति देता है।

एक थर्मोकपल एक थर्मोइलेक्ट्रिकिटी डिवाइस है जो पेल्टियर-सीबेक प्रभाव का उपयोग करके थर्मल ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है। यह दो प्रकार की धातु या अर्धचालक सामग्री से बना होता है। यदि वे एक बंद लूप में एक दूसरे से जुड़े हुए हैं और दो जंक्शन अलग-अलग तापमान पर हैं, तो लूप में विद्युत धारा प्रवाहित होगी। उच्च वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए आमतौर पर बड़ी संख्या में थर्मोक्यूल्स श्रृंखला में जुड़े होते हैं।

ईंधन

<गैलरी मोड = पैक्ड हाइट्स = 180 पीएक्स स्टाइल = टेक्स्ट-एलाइन: लेफ्ट> File:RTG radiation measurement.jpg|लॉन्च से पहले कैसिनी-ह्यूजेंस आरटीजी का निरीक्षण File:New Horizons 1.jpg|असेंबली हॉल में नए क्षितिज </गैलरी>

आइसोटोप के चयन के लिए मानदंड

आरटीजी में उपयोग की जाने वाली रेडियोधर्मी सामग्री में कई विशेषताएं होनी चाहिए:[13]

  1. इसका आधा जीवन इतना लंबा होना चाहिए कि यह उचित समय के लिए अपेक्षाकृत स्थिर दर पर ऊर्जा जारी करे। दी गई मात्रा के प्रति समय (शक्ति (भौतिकी)) जारी ऊर्जा की मात्रा अर्ध-जीवन के व्युत्क्रमानुपाती होती है। आधे जीवन के साथ एक आइसोटोप और प्रति क्षय समान ऊर्जा प्रति मोल (यूनिट) आधे दर पर शक्ति जारी करेगी। आरटीजी में उपयोग किए जाने वाले रेडियो आइसोटोप के लिए विशिष्ट आधा जीवन इसलिए कई दशक हैं, हालांकि विशेष अनुप्रयोगों के लिए छोटे आधे जीवन वाले आइसोटोप का उपयोग किया जा सकता है।
  2. स्पेसफ्लाइट उपयोग के लिए, ईंधन को प्रति द्रव्यमान और आयतन (घनत्व) में बड़ी मात्रा में बिजली का उत्पादन करना चाहिए। स्थलीय उपयोग के लिए घनत्व और वजन उतना महत्वपूर्ण नहीं है, जब तक कि आकार प्रतिबंध न हों। क्षय ऊर्जा की गणना की जा सकती है यदि रेडियोधर्मी विकिरण की ऊर्जा या रेडियोधर्मी क्षय से पहले और बाद में द्रव्यमान हानि ज्ञात हो। प्रति क्षय ऊर्जा रिलीज प्रति मोल (यूनिट) बिजली उत्पादन के समानुपाती होती है। अल्फा क्षय सामान्य रूप से स्ट्रोंटियम -90 या सीज़ियम -137 के बीटा क्षय के रूप में लगभग दस गुना अधिक ऊर्जा जारी करता है।
  3. विकिरण एक प्रकार का होना चाहिए जो आसानी से अवशोषित हो जाए और थर्मल विकिरण में परिवर्तित हो जाए, अधिमानतः अल्फा कण। बीटा कण काफी गामा विकिरण/एक्स-रे | एक्स-रे विकिरण का उत्सर्जन ब्रेकिंग विकिरण माध्यमिक विकिरण उत्पादन के माध्यम से कर सकते हैं और इसलिए भारी परिरक्षण की आवश्यकता होती है। आइसोटोप को अन्य क्षय मोड या क्षय श्रृंखला उत्पादों के माध्यम से महत्वपूर्ण मात्रा में गामा, न्यूट्रॉन विकिरण या मर्मज्ञ विकिरण का उत्पादन नहीं करना चाहिए।[5]

पहले दो मापदंड संभावित ईंधन की संख्या को तीस से कम परमाणु समस्थानिकों तक सीमित करते हैं[13] न्यूक्लाइड्स की पूरी तालिका के भीतर।

प्लूटोनियम -238, अदालत | क्यूरियम -244, स्ट्रोंटियम -90, और आजकल अमेरिकियम-241 -241 सबसे अधिक उद्धृत उम्मीदवार समस्थानिक हैं, लेकिन 1950 के दशक की शुरुआत में लगभग 1300 में से 43 और समस्थानिकों पर विचार किया गया था।[5]

नीचे दी गई तालिका आवश्यक रूप से शुद्ध सामग्री के लिए नहीं बल्कि रासायनिक रूप से निष्क्रिय रूप के लिए शक्ति घनत्व देती है। एक्टिनाइड्स के लिए यह थोड़ी चिंता का विषय है क्योंकि उनके ऑक्साइड आमतौर पर पर्याप्त रूप से निष्क्रिय होते हैं (और उनकी स्थिरता को और बढ़ाते हुए सिरेमिक में परिवर्तित हो सकते हैं), लेकिन क्रमशः क्षार धातुओं और क्षारीय पृथ्वी धातुओं जैसे सीज़ियम या स्ट्रोंटियम के लिए अपेक्षाकृत जटिल (और भारी) रासायनिक यौगिक होते हैं। इस्तेमाल किया जाएगा। उदाहरण के लिए, स्ट्रोंटियम का आमतौर पर आरटीजी में स्ट्रोंटियम टाइटेनेट के रूप में उपयोग किया जाता है, जो दाढ़ द्रव्यमान को लगभग 2 के कारक से बढ़ाता है। इसके अलावा, स्रोत के आधार पर, समस्थानिक शुद्धता प्राप्त करने योग्य नहीं हो सकती है। खर्च किए गए परमाणु ईंधन से निकाले गए प्लूटोनियम में पीयू -238 का कम हिस्सा होता है, इसलिए आरटीजी में उपयोग के लिए प्लूटोनियम -238 आमतौर पर नेप्टुनियम -237 के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा उद्देश्य से बनाया जाता है, जिससे लागत बढ़ जाती है। विखंडन उत्पादों में सीज़ियम लगभग समान भाग Cs-135 और Cs-137 है, साथ ही महत्वपूर्ण मात्रा में स्थिर Cs-133 और - युवा खर्च किए गए ईंधन में - अल्पकालिक Cs-134। यदि आइसोटोप पृथक्करण, एक महंगी और समय लेने वाली प्रक्रिया से बचना है, तो इसे भी ध्यान में रखना होगा। जबकि ऐतिहासिक रूप से आरटीजी अपेक्षाकृत छोटे रहे हैं, सैद्धांतिक रूप से आरटीजी को मेगावाट तक पहुंचने से रोकने के लिए कुछ भी नहीं हैthermal शक्ति की सीमा। हालांकि, ऐसे अनुप्रयोगों के लिए एक्टिनाइड्स लाइटर रेडियोआइसोटोप की तुलना में कम उपयुक्त होते हैं क्योंकि महत्वपूर्ण द्रव्यमान (परमाणु भौतिकी) इतनी मात्रा में बिजली का उत्पादन करने के लिए आवश्यक द्रव्यमान के नीचे परिमाण का आदेश है। Sr-90, Cs-137 और अन्य लाइटर रेडियोन्यूक्लाइड्स किसी भी परिस्थिति में परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए नहीं रख सकते हैं, यदि पर्याप्त सामग्री का उत्पादन किया जा सकता है तो मनमाना आकार और शक्ति के RTG को उनसे इकट्ठा किया जा सकता है। सामान्य तौर पर, हालांकि, ऐसे बड़े पैमाने के आरटीजी के लिए संभावित अनुप्रयोग छोटे मॉड्यूलर रिएक्टर, माइक्रोरिएक्टर या गैर-परमाणु ऊर्जा स्रोतों के डोमेन हैं।

Material Shielding requirement Power density (W/g) Half-life (years)
238Pu Low 0.54 0.54
 
 87.7 87.7
 
90Sr High 0.46 0.46
 
 28.8 28.8
 
210Po Low 140 140
 
 0.378 0.378
 
241Am Medium 0.114 0.114
 
 432 432
 


238पु

प्लूटोनियम -238 का आधा जीवन 87.7 वर्ष है, उचित शक्ति घनत्व 0.57 वाट प्रति ग्राम है,[14] और असाधारण रूप से निम्न गामा और न्यूट्रॉन विकिरण स्तर। 238पु सीसा परिरक्षण आवश्यकताएं सबसे कम हैं। केवल तीन उम्मीदवार समस्थानिक अंतिम मानदंड को पूरा करते हैं (सभी ऊपर सूचीबद्ध नहीं हैं) और विकिरण को अवरुद्ध करने के लिए 25 मिमी से कम सीसे के परिरक्षण की आवश्यकता होती है। 238पु (इन तीनों में से सर्वश्रेष्ठ) को 2.5 मिमी से कम की आवश्यकता होती है, और कई मामलों में, किसी परिरक्षण की आवश्यकता नहीं होती है 238पु आरटीजी, क्योंकि केसिंग ही पर्याप्त है। 238पु प्लूटोनियम (IV) ऑक्साइड (PuO) के रूप में RTG के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला ईंधन बन गया है।2).

हालांकि, प्लूटोनियम (चतुर्थ) ऑक्साइड ऑक्सीजन की एक प्राकृतिक बहुतायत युक्त ~2.3x10 की दर से न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करता है3 n/sec/g प्लूटोनियम-238 का। प्लूटोनियम-238 धातु के न्यूट्रॉन उत्सर्जन दर की तुलना में यह उत्सर्जन दर अपेक्षाकृत अधिक है। बिना किसी प्रकाश तत्व की अशुद्धियों वाली धातु ~2.8x103 n/sec/g प्लूटोनियम-238 का। ये न्यूट्रॉन प्लूटोनियम-238 के स्वतःस्फूर्त विखंडन से उत्पन्न होते हैं।

धातु और ऑक्साइड की उत्सर्जन दरों में अंतर मुख्य रूप से ऑक्साइड में मौजूद ऑक्सीजन-18 और ऑक्सीजन-17 के साथ अल्फा, न्यूट्रॉन प्रतिक्रिया के कारण होता है। प्राकृतिक रूप में उपस्थित ऑक्सीजन-18 की सामान्य मात्रा 0.204% होती है जबकि ऑक्सीजन-17 की सामान्य मात्रा 0.037% होती है। प्लूटोनियम डाइऑक्साइड में मौजूद ऑक्सीजन-17 और ऑक्सीजन-18 की कमी से ऑक्साइड के लिए बहुत कम न्यूट्रॉन उत्सर्जन दर होगी; यह एक गैस चरण द्वारा पूरा किया जा सकता है 16ओ2 विनिमय विधि। के नियमित उत्पादन बैच 238पुओ2 हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित कणों का उपयोग यह दिखाने के लिए किया गया था कि बड़े उत्पादन बैच प्रभावी ढंग से हो सकते हैं 16ओ2-नियमित रूप से आदान-प्रदान किया जाता है। उच्च निकाल दिया 238पुओ2 माइक्रोस्फीयर सफल रहे 16ओ2-exchanged दिखा रहा है कि एक्सचेंज के पिछले ताप उपचार इतिहास की परवाह किए बिना एक एक्सचेंज होगा 238पुओ2.[15] यह पुओ के न्यूट्रॉन उत्सर्जन दर को कम करता है2 1966 में माउंड प्रयोगशाला में कार्डियक पेसमेकर अनुसंधान के दौरान पांच के एक कारक द्वारा सामान्य ऑक्सीजन की खोज की गई थी, जो कि 1960 में शुरू होने वाले स्थिर समस्थानिकों के उत्पादन के साथ माउंड प्रयोगशाला के अनुभव के कारण था। बड़े ताप स्रोतों के उत्पादन के लिए आवश्यक परिरक्षण होगा इस प्रक्रिया के बिना निषेधात्मक रहा है।[16] इस खंड में चर्चा किए गए अन्य तीन समस्थानिकों के विपरीत, 238पु विशेष रूप से संश्लेषित होना चाहिए और परमाणु अपशिष्ट उत्पाद के रूप में प्रचुर मात्रा में नहीं है। वर्तमान में केवल रूस ने उच्च मात्रा में उत्पादन बनाए रखा है, जबकि अमेरिका में इससे अधिक नहीं है 50 g (1.8 oz) का कुल उत्पादन 2013 और 2018 के बीच हुआ था।[17] अमेरिकी एजेंसियों की दर से सामग्री का उत्पादन शुरू करने की इच्छा शामिल है 300 to 400 grams (11 to 14 oz) प्रति वर्ष। यदि इस योजना को वित्त पोषित किया जाता है, तो औसत उत्पादन करने के लिए स्वचालन और स्केल-अप प्रक्रियाओं को स्थापित करने का लक्ष्य होगा 1.5 kg (3.3 lb) प्रति वर्ष 2025 तक।[18][17]

90श्री

स्ट्रोंटियम-90 का उपयोग सोवियत संघ द्वारा स्थलीय आरटीजी में किया गया है। 90Sr का क्षय β उत्सर्जन से होता है, मामूली γ उत्सर्जन के साथ। जबकि 28.8 साल की इसकी हाफ लाइफ इससे काफी कम है 238पु, इसमें 0.46 वाट प्रति ग्राम के शक्ति घनत्व के साथ कम क्षय ऊर्जा भी होती है।[19] क्योंकि ऊर्जा उत्पादन कम होता है, यह तुलना में कम तापमान तक पहुँचता है 238पु, जिसके परिणामस्वरूप आरटीजी दक्षता कम होती है। 90Sr में दोनों के विखंडन में उच्च विखंडन उत्पाद उपज है 235
U और 239
Pu और इस प्रकार खर्च किए गए परमाणु ईंधन से निकाले जाने पर अपेक्षाकृत कम कीमत पर बड़ी मात्रा में उपलब्ध है।[19] 

जैसा 90
Sr एक बहुत ही प्रतिक्रियाशील क्षारीय पृथ्वी धातु है और एक तथाकथित हड्डी साधक है जो कैल्शियम की रासायनिक समानता के कारण हड्डी-ऊतकों में जमा होता है (हड्डियों में एक बार यह अस्थि मज्जा को काफी नुकसान पहुंचा सकता है, एक तेजी से विभाजित ऊतक), यह आमतौर पर होता है आरटीजी में शुद्ध रूप में कार्यरत नहीं हैं। सबसे आम रूप पेरोसाइट (संरचना) स्ट्रोंटियम टाइटेनेट (SrTiO3) जो रासायनिक रूप से निकट-अक्रिय है और इसका उच्च गलनांक है। जबकि 5.5 की इसकी मोह कठोरता ने इसे हीरे के अनुकरण के रूप में अनुपयुक्त बना दिया है, यह धूल के बहुत अच्छे फैलाव के बिना इसके परिरक्षण से आकस्मिक रिलीज के कुछ रूपों का सामना करने के लिए पर्याप्त कठोरता है। SrTiO का उपयोग करने का नकारात्मक पक्ष3 देशी धातु के बजाय यह है कि इसके उत्पादन के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। यह टीआईओ के रूप में बिजली घनत्व को भी कम करता है3 सामग्री का हिस्सा किसी भी क्षय गर्मी का उत्पादन नहीं करता है। ऑक्साइड या देशी धातु से शुरू होकर, SrTiO प्राप्त करने का एक मार्ग3 इसे जलीय घोल में स्ट्रोंटियम हाइड्रॉक्साइड में बदलने देना है, जो कम घुलनशील स्ट्रोंटियम कार्बोनेट बनने के लिए हवा से कार्बन डाईऑक्साइड को अवशोषित करता है। उच्च तापमान पर टाइटेनियम डाइऑक्साइड के साथ स्ट्रोंटियम कार्बोनेट की प्रतिक्रिया वांछित स्ट्रोंटियम टाइटेनेट प्लस कार्बन डाइऑक्साइड पैदा करती है। यदि वांछित है, तो स्ट्रोंटियम टाइटेनेट उत्पाद को सिंटरिंग के माध्यम से एक सिरेमिक-जैसे समुच्चय में बनाया जा सकता है।

210पो

कुछ प्रोटोटाइप आरटीजी, जिन्हें पहली बार 1958 में अमेरिकी परमाणु ऊर्जा आयोग द्वारा बनाया गया था, ने पोलोनियम-210 का उपयोग किया है। यह आइसोटोप असाधारण शक्ति घनत्व प्रदान करता है (शुद्ध 210Po क्षय ऊर्जा उत्सर्जित करता है|140W/g) इसकी उच्च रेडियोधर्मी क्षय#रेडियोधर्मी क्षय दर के कारण, लेकिन 138 दिनों के बहुत कम अर्ध-जीवन के कारण इसका सीमित उपयोग होता है। आधा ग्राम का नमूना 210पो का तापमान अधिक हो जाता है 500 °C (900 °F).[20] चूंकि पीओ-210 एक शुद्ध अल्फा-उत्सर्जक है और महत्वपूर्ण गामा या एक्स-रे विकिरण का उत्सर्जन नहीं करता है, पु-238 के लिए परिरक्षण आवश्यकताएं भी कम हैं। जबकि छोटा आधा जीवन उस समय को भी कम कर देता है जिसके दौरान पर्यावरण के लिए आकस्मिक रिलीज एक चिंता का विषय है, पोलोनियम-210 बेहद रेडियोटॉक्सिक है अगर इसे लिया जाता है और रासायनिक रूप से निष्क्रिय रूपों में भी महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकता है, जो एक विदेशी वस्तु के रूप में पाचन तंत्र से गुजरते हैं। . उत्पादन का एक सामान्य मार्ग (चाहे आकस्मिक या जानबूझकर) का न्यूट्रॉन विकिरण है 209
Bi, विस्मुट का एकमात्र स्वाभाविक रूप से होने वाला आइसोटोप। यह आकस्मिक उत्पादन है जिसे तरल धातु रिएक्टरों में शीतलक के रूप में सीसा-बिस्मथ यूटेक्टिक के उपयोग के खिलाफ एक तर्क के रूप में उद्धृत किया गया है। हालांकि, अगर पोलोनियम-210 की पर्याप्त मांग मौजूद है, तो इसका निष्कर्षण उतना ही सार्थक हो सकता है, जितना कि अफ़ीम में भारी जल मॉडरेटर से ट्रिटियम को आर्थिक रूप से पुनर्प्राप्त किया जाता है।

241हूँ

Americium-241 की तुलना में बहुत अधिक उपलब्धता वाला एक उम्मीदवार आइसोटोप है 238पु. यद्यपि 241ऐम की अर्द्ध-आयु 432 वर्ष है जो कि इससे अधिक है 238पु और काल्पनिक रूप से सदियों तक एक उपकरण को शक्ति प्रदान कर सकता है, 10 से अधिक वर्षों के मिशन 2019 तक शोध का विषय नहीं हैं।[21] का शक्ति घनत्व 241Am केवल 1/4 है 238पु, और 241Am क्षय श्रृंखला उत्पादों की तुलना में अधिक मर्मज्ञ विकिरण उत्पन्न करता है 238Pu और अधिक सुरक्षा की आवश्यकता है। आरटीजी में इसकी परिरक्षण आवश्यकताएं तीसरी सबसे कम हैं: केवल 238पु और 210पो को कम चाहिए। वर्तमान वैश्विक कमी के साथ[22] 238पु, 241Am का ESA द्वारा RTG ईंधन के रूप में अध्ययन किया जा रहा है[21][23] और 2019 में, यूके की राष्ट्रीय परमाणु प्रयोगशाला ने प्रयोग करने योग्य बिजली के उत्पादन की घोषणा की।[24] एक फायदा खत्म 238पु यह है कि यह परमाणु कचरे के रूप में उत्पन्न होता है और लगभग समस्थानिक रूप से शुद्ध होता है। के प्रोटोटाइप डिजाइन 241एम आरटीजी 2-2.2 वाट की उम्मीद करते हैंe/ किग्रा 5–50 वाट के लिएe RTGs डिजाइन लेकिन व्यावहारिक परीक्षण से पता चलता है कि केवल 1.3-1.9 We हासिल किया जा सकता है।[21]Americium-241 वर्तमान में घरेलू स्मोक डिटेक्टरों में कम मात्रा में उपयोग किया जाता है और इस प्रकार इसकी हैंडलिंग और गुण मिसाल हैं। हालांकि, यह एक्टिनाइड्स के बीच नेप्टुनियम -237 को सबसे अधिक रासायनिक रूप से मोबाइल बनाता है।

===250से.मी.

कोर्ट -250 सबसे छोटा ट्रांसयूरानिक आइसोटोप है जो मुख्य रूप से सहज विखंडन द्वारा क्षय होता है, एक ऐसी प्रक्रिया जो अल्फा क्षय की तुलना में कई गुना अधिक ऊर्जा जारी करती है। प्लूटोनियम -238 की तुलना में, क्यूरियम -250 लगभग एक चौथाई शक्ति घनत्व प्रदान करता है, लेकिन 100 गुना आधा जीवन (~87 बनाम ~9000)। चूंकि यह एक न्यूट्रॉन उत्सर्जक है (कैलिफ़ोर्निया -252 -252 से कमजोर लेकिन पूरी तरह से नगण्य नहीं) कुछ अनुप्रयोगों को न्यूट्रॉन विकिरण के विरुद्ध एक और परिरक्षण की आवश्यकता होती है। लीड के रूप में, जो गामा किरणों और बीटा रे प्रेरित ब्रम्सस्ट्रालुंग के खिलाफ एक उत्कृष्ट परिरक्षण सामग्री है, एक अच्छा न्यूट्रॉन शील्ड नहीं है (बजाय उनमें से अधिकांश न्यूट्रॉन परावर्तक), एक अलग परिरक्षण सामग्री को उन अनुप्रयोगों में जोड़ना होगा जहां न्यूट्रॉन एक चिंता का विषय है।

जीवन काल

90जीर्ण-शीर्ण स्थिति में सीनियर-संचालित सोवियत आरटीजी।

ज्यादातर आरटीजी इस्तेमाल करते हैं 238Pu, जो 87.7 वर्षों की अर्द्ध-आयु के साथ क्षय होता है। इस सामग्री का उपयोग करने वाले आरटीजी इसलिए बिजली उत्पादन में 1 - (1/2) के कारक से कम हो जाएंगे1/87.7, जो प्रति वर्ष 0.787% है।

एक उदाहरण MHW-RTG है जिसका उपयोग वायेजर यान द्वारा किया जाता है। उत्पादन के 23 साल बाद वर्ष 2000 में, आरटीजी के अंदर रेडियोधर्मी सामग्री की शक्ति में 16.6% की कमी आई थी, यानी इसके प्रारंभिक उत्पादन का 83.4% प्रदान करना; 470 W की क्षमता से शुरू होकर, इस समयावधि के बाद इसकी क्षमता केवल 392 W होगी। वायेजर RTGs में बिजली की एक संबंधित हानि थर्मल ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले द्वि-धात्विक थर्मोक्यूल्स के अपमानजनक गुण हैं। ; आरटीजी अनुमानित 83.4% के बजाय अपनी कुल मूल क्षमता के लगभग 67% पर काम कर रहे थे। 2001 की शुरुआत तक, Voyager RTG द्वारा उत्पन्न बिजली Voyager 1 के लिए 315W और Voyager 2 के लिए 319W तक गिर गई थी।[25]


मल्टी-मिशन रेडियो आइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जेनरेटर

नासा ने एक मल्टी-मिशन रेडियो आइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (एमएमआरटीजी) विकसित किया है जिसमें थर्माकोपल्स कोबाल्ट आर्सेनाइड खनिज (सीओएएस) स्कटरडाइट से बने होंगे।3), जो वर्तमान टेल्यूरियम-आधारित डिज़ाइनों की तुलना में कम तापमान अंतर के साथ कार्य कर सकता है। इसका मतलब यह होगा कि अन्यथा समान आरटीजी एक मिशन की शुरुआत में 25% अधिक बिजली उत्पन्न करेगा और सत्रह वर्षों के बाद कम से कम 50% अधिक। नासा अगले न्यू फ्रंटियर्स प्रोग्राम मिशन पर डिजाइन का उपयोग करने की उम्मीद करता है।[26]


सुरक्षा

आरटीजी में उपयोग किए जाने वाले सामान्य प्रयोजन ताप स्रोत मॉड्यूल के स्टैक का आरेख

चोरी

आरटीजी में निहित रेडियोधर्मी सामग्री खतरनाक हैं और यहां तक ​​कि दुर्भावनापूर्ण उद्देश्यों के लिए भी इसका उपयोग किया जा सकता है। वे एक वास्तविक परमाणु हथियार के लिए मुश्किल से उपयोगी हैं, लेकिन फिर भी एक डर्टी बम में काम कर सकते हैं # डर्टी बम के लिए सामग्री का निर्माण और प्राप्त करना। सोवियत संघ ने स्ट्रोंटियम-90 (का उपयोग करके आरटीजी द्वारा संचालित कई बिना क्रू वाले लाइटहाउस और नेविगेशन बीकन का निर्माण किया।90वरिष्ठ)। वे बहुत विश्वसनीय हैं और शक्ति का एक स्थिर स्रोत प्रदान करते हैं। अधिकांश के पास कोई सुरक्षा नहीं है, बाड़ या चेतावनी के संकेत भी नहीं हैं, और इनमें से कुछ सुविधाओं के स्थान खराब रिकॉर्ड रखने के कारण अब ज्ञात नहीं हैं। एक उदाहरण में, एक चोर द्वारा रेडियोधर्मी डिब्बों को खोल दिया गया था।[8]एक अन्य मामले में, जॉर्जिया (देश) में तीन लकड़हारे|तसालेंदझिखा क्षेत्र, जॉर्जिया में दो सिरेमिक आरटीजी अनाथ स्रोत पाए गए जिन्हें उनके परिरक्षण से हटा दिया गया था; दो लकड़हारों को बाद में उनकी पीठ पर स्रोतों को ले जाने के बाद गंभीर विकिरण जलन के साथ अस्पताल में भर्ती कराया गया। इकाइयों को अंततः पुनर्प्राप्त और अलग कर दिया गया।[27] रूस में लगभग 1,000 ऐसे आरटीजी हैं, जिनमें से सभी दस वर्षों के अपने डिज़ाइन किए गए परिचालन जीवन को पार कर चुके हैं। इनमें से अधिकांश आरटीजी संभवतः अब कार्य नहीं करते हैं, और इन्हें नष्ट करने की आवश्यकता हो सकती है। रेडियोधर्मी संदूषण के जोखिम के बावजूद धातु के शिकारियों द्वारा उनके कुछ धातु आवरणों को छीन लिया गया है।[28] रेडियोधर्मी सामग्री को एक निष्क्रिय रूप में बदलने से विकिरण के खतरे से अनजान लोगों द्वारा चोरी का खतरा कम हो जाता है (जैसे कि एक परित्यक्त Cs-137 स्रोत में Goiânia दुर्घटना में हुआ जहां सीज़ियम आसानी से पानी में घुलनशील था सीज़ियम क्लोराइड फॉर्म)। हालांकि, एक पर्याप्त रूप से रासायनिक रूप से कुशल दुर्भावनापूर्ण अभिनेता निष्क्रिय सामग्री से अस्थिर प्रजातियों को निकाल सकता है और/या निष्क्रिय मैट्रिक्स को ठीक धूल में भौतिक रूप से पीसकर फैलाव के समान प्रभाव को प्राप्त कर सकता है।

रेडियोधर्मी संदूषण

आरटीजी रेडियोधर्मी संदूषण का खतरा पैदा करते हैं: यदि ईंधन रखने वाले कंटेनर में रिसाव होता है, तो रेडियोधर्मी सामग्री पर्यावरण को दूषित कर सकती है।

अंतरिक्ष यान के लिए, मुख्य चिंता यह है कि यदि लॉन्च के दौरान या पृथ्वी के करीब अंतरिक्ष यान के बाद के मार्ग में कोई दुर्घटना होती है, तो हानिकारक सामग्री वातावरण में छोड़ी जा सकती है; इसलिए अंतरिक्ष यान और अन्य जगहों पर उनके उपयोग ने विवाद को आकर्षित किया है।[29][30]

हालांकि, इस घटना को वर्तमान आरटीजी पीपा डिजाइनों के साथ संभावित नहीं माना जाता है। उदाहरण के लिए, 1997 में शुरू की गई कैसिनी-ह्यूजेंस जांच के लिए पर्यावरणीय प्रभाव अध्ययन ने मिशन में विभिन्न चरणों में संदूषण दुर्घटनाओं की संभावना का अनुमान लगाया। प्रक्षेपण के बाद पहले 3.5 मिनट के दौरान एक या अधिक तीन आरटीजी (या इसकी 129 रेडियोआइसोटोप हीटर इकाई से) से रेडियोधर्मी रिलीज होने वाली दुर्घटना की संभावना 1,400 में 1 होने का अनुमान लगाया गया था; कक्षा में चढ़ाई के बाद बाद में रिलीज़ होने की संभावना 476 में 1 थी; उसके बाद एक आकस्मिक रिलीज की संभावना तेजी से गिरकर एक मिलियन में 1 से भी कम हो गई।[31] यदि कोई दुर्घटना जिसमें संदूषण पैदा करने की क्षमता थी, प्रक्षेपण चरणों के दौरान हुई (जैसे कि अंतरिक्ष यान कक्षा में पहुंचने में विफल), वास्तव में आरटीजी के कारण संदूषण की संभावना 10 में 1 होने का अनुमान लगाया गया था।[32] प्रक्षेपण सफल रहा और कैसिनी-ह्यूजेंस शनि ग्रह पर पहुंच गया।

रेडियोधर्मी सामग्री के जारी होने के जोखिम को कम करने के लिए, ईंधन को अलग-अलग मॉड्यूलर इकाइयों में अपने स्वयं के ताप परिरक्षण के साथ संग्रहित किया जाता है। वे इरिडियम धातु की एक परत से घिरे हुए हैं और उच्च शक्ति वाले ग्रेफाइट ब्लॉकों में घिरे हुए हैं। ये दो सामग्रियां संक्षारण- और गर्मी प्रतिरोधी हैं। ग्रेफाइट ब्लॉकों के चारों ओर एक एरोशेल है, जिसे पृथ्वी के वायुमंडल में फिर से प्रवेश करने की गर्मी से पूरे विधानसभा को बचाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्लूटोनियम ईंधन को सिरेमिक रूप में भी संग्रहीत किया जाता है जो गर्मी प्रतिरोधी होता है, वाष्पीकरण और एरोसोलाइजेशन के जोखिम को कम करता है। सिरेमिक भी अत्यधिक घुलनशीलता है।

इन आरटीजी में इस्तेमाल किए गए प्लूटोनियम-238 का आधा जीवन 87.74 साल है, जबकि परमाणु हथियारों और परमाणु रिएक्टर में इस्तेमाल होने वाले प्लूटोनियम -239 का आधा जीवन 24,110 साल का होता है। कम अर्ध-आयु का एक परिणाम यह है कि प्लूटोनियम-238, प्लूटोनियम-239 (अर्थात 17.3 curies (640 GBq)/ग्राम की तुलना में 0.063 curies (2.3 GBq)/जी[33])। उदाहरण के लिए, 3.6 किलोग्राम प्लूटोनियम-238 प्रति सेकंड उतनी ही संख्या में रेडियोधर्मी क्षय से गुज़रता है जितना 1 टन प्लूटोनियम-239। चूंकि अवशोषित रेडियोधर्मिता के संदर्भ में दो समस्थानिकों की रुग्णता लगभग समान है,[34] प्लूटोनियम-238, प्लूटोनियम-239 की तुलना में लगभग 275 गुना अधिक विषैला होता है।

या तो आइसोटोप द्वारा उत्सर्जित अल्फा विकिरण त्वचा में प्रवेश नहीं करेगा, लेकिन अगर प्लूटोनियम को श्वास या अंतर्ग्रहण किया जाता है तो यह आंतरिक अंगों को विकिरणित कर सकता है। विशेष रूप से जोखिम में कंकाल है, जिसकी सतह आइसोटोप को अवशोषित करने की संभावना है, और यकृत, जहां आइसोटोप इकट्ठा होगा और केंद्रित हो जाएगा।

आरटीजी से संबंधित विकिरण का एक मामला जॉर्जिया (देश) में लिया रेडियोलॉजिकल दुर्घटना है, दिसंबर 2001। स्ट्रोंटियम-90 आरटीजी कोर सोवियत निर्मित एंगुरी बांध के पास, बिना लेबल वाले और अनुचित तरीके से नष्ट कर दिए गए थे। पास के गांव के तीन ग्रामीण Lia [ka] अनजाने में इसके संपर्क में आ गए और घायल हो गए; उनमें से एक की मई 2004 में लगी चोटों से मृत्यु हो गई। अंतर्राष्ट्रीय परमाणु ऊर्जा एजेंसी ने पुनर्प्राप्ति कार्यों का नेतृत्व किया और चिकित्सा देखभाल का आयोजन किया। 2022 तक 2 शेष RTG कोर मिलना बाकी है।

अपोलो 14 के अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा तैनात एक प्रणाली परमाणु सहायक ऊर्जा कार्यक्रम -27 आरटीजी, अपोलो 13 की रीएंट्री में खोए हुए के समान

दुर्घटनाएं

आरटीजी-संचालित अंतरिक्ष यान से जुड़े कई ज्ञात दुर्घटनाएं हुई हैं:

  1. 21 अप्रैल 1964 को एक लॉन्च विफलता जिसमें यू.एस. ट्रांजिट (उपग्रह)| ट्रांजिट-5बीएन-3 नेविगेशन उपग्रह कक्षा में पहुंचने में विफल रहा और मेडागास्कर के उत्तर में पुनः प्रवेश पर जल गया।[35] 17,000 curies (630 TBq)* प्लूटोनियम धातु ईंधन अपने सिस्टम्स न्यूक्लियर ऑक्जिलरी पावर प्रोग्राम-9ए आरटीजी में दक्षिणी गोलार्ध के ऊपर वायुमंडल में फेंक दिया गया था जहां यह जल गया था, और प्लूटोनियम -238 के निशान कुछ महीनों बाद क्षेत्र में पाए गए थे। इस घटना के परिणामस्वरूप नासा सुरक्षा समिति को भविष्य के आरटीजी लॉन्च में अक्षुण्ण पुन: प्रवेश की आवश्यकता हुई, जिसने बदले में पाइपलाइन में आरटीजी के डिजाइन को प्रभावित किया।
  2. निंबस बी-1 मौसम उपग्रह, जिसका प्रक्षेपण यान 21 मई 1968 को प्रक्षेपण के तुरंत बाद अनियमित प्रक्षेपवक्र के कारण जानबूझकर नष्ट कर दिया गया था। वैंडेनबर्ग एयर फ़ोर्स बेस से लॉन्च किया गया, इसका SNAP-19 RTG जिसमें अपेक्षाकृत अक्रिय प्लूटोनियम डाइऑक्साइड होता है, को पांच महीने बाद सांता बारबरा चैनल में समुद्र के किनारे से बरामद किया गया था और किसी भी पर्यावरणीय संदूषण का पता नहीं चला था।[36]
  3. 1969 में रूस के एक बड़े क्षेत्र में पोलोनियम 210 का प्रसार करते हुए, पहला Lunokhod चंद्र रोवर मिशन विफल हो गया।[37]
  4. अप्रैल 1970 में अपोलो 13 मिशन की विफलता का मतलब था कि लुनार मॉड्युल आरटीजी ले जाने वाले वातावरण में फिर से प्रवेश कर गया और फ़िजी में जल गया। इसमें एक SNAP-27 RTG युक्त था 44,500 Ci (1,650 TBq) लैंडर लेग पर एक ग्रेफाइट पीपा में प्लूटोनियम डाइऑक्साइड जो पृथ्वी के वायुमंडल में फिर से प्रवेश करने से बच गया, जैसा कि इसे करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, प्रक्षेपवक्र की व्यवस्था की जा रही है ताकि यह टोंगा खाई में 6–9 किलोमीटर पानी में गिर जाए। प्रशांत महासागर। वायुमंडलीय और समुद्री जल के नमूने में प्लूटोनियम -238 संदूषण की अनुपस्थिति ने इस धारणा की पुष्टि की कि पीपा समुद्र तल पर बरकरार है। पीपे में कम से कम 10 अर्ध-जीवन (अर्थात् 870 वर्ष) तक ईंधन रहने की उम्मीद है। अमेरिकी ऊर्जा विभाग ने समुद्री जल परीक्षण किया है और निर्धारित किया है कि ग्रेफाइट आवरण, जिसे पुन: प्रवेश का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया था, स्थिर है और प्लूटोनियम की कोई रिहाई नहीं होनी चाहिए। बाद की जांच में क्षेत्र में प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण में कोई वृद्धि नहीं हुई है। अपोलो 13 दुर्घटना एक चरम परिदृश्य का प्रतिनिधित्व करती है क्योंकि जियोस्पेस से लौटने वाले शिल्प के उच्च पुन: प्रवेश वेगों के कारण सीआईएस-चंद्र अंतरिक्ष (पृथ्वी के वायुमंडल और चंद्रमा के बीच का क्षेत्र)। इस दुर्घटना ने बाद की पीढ़ी के आरटीजी के डिजाइन को अत्यधिक सुरक्षित के रूप में मान्य करने का काम किया है।
  5. मंगल 96 को 1996 में रूस द्वारा प्रक्षेपित किया गया था, लेकिन वह पृथ्वी की कक्षा को छोड़ने में विफल रहा, और कुछ घंटों बाद वातावरण में फिर से प्रवेश कर गया। दो आरटीजी जहाज पर कुल 200 ग्राम प्लूटोनियम ले गए और माना जाता है कि वे पुनः प्रवेश से बच गए क्योंकि उन्हें ऐसा करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। ऐसा माना जाता है कि अब वे उत्तर-पूर्व-दक्षिण-पश्चिम में कहीं स्थित हैं, जो 320 किमी लंबे और 80 किमी चौड़े अंडाकार हैं, जो आइकिक , चिली से 32 किमी पूर्व में केंद्रित है।[38]

एक RTG, SNAP 19|SNAP-19C, 1965 में भारत में नंदा देवी पर्वत की चोटी के पास खो गया था, जब इसे स्थापित करने से पहले एक बर्फीले तूफान के सामने पहाड़ की चोटी के पास एक चट्टान के रूप में संग्रहीत किया गया था। चीनी रॉकेट परीक्षण सुविधा से टेलीमेट्री एकत्र करने वाले CIA के दूरस्थ स्वचालित स्टेशन को शक्ति प्रदान करना। सात कैप्सूल संदर्भ>:फाइल:SNAP-19C माउंड डेटा शीट.pdf</ref> एक हिमस्खलन द्वारा पहाड़ से नीचे एक ग्लेशियर पर ले जाया गया और फिर कभी वापस नहीं आया। यह सबसे अधिक संभावना है कि वे ग्लेशियर के माध्यम से पिघल गए और चूर्णित हो गए, जिसके बाद 238प्लूटोनियम जिरकोनियम मिश्र धातु ईंधन ऑक्सीकृत मिट्टी के कण जो ग्लेशियर के नीचे एक पंख में घूम रहे हैं।[39] सोवियत संघ द्वारा प्रकाशस्तंभ और प्रकाश को बिजली देने के लिए निर्मित कई बीटा-एम आरटीजी विकिरण के अनाथ स्रोत बन गए हैं। इनमें से कई इकाइयों को स्क्रैप धातु के लिए अवैध रूप से नष्ट कर दिया गया है (परिणामस्वरूप Sr-90 स्रोत का पूरा प्रदर्शन), समुद्र में गिर गया, या खराब डिजाइन या भौतिक क्षति के कारण दोषपूर्ण परिरक्षण है। अमेरिकी रक्षा विभाग सहकारी खतरे में कमी कार्यक्रम ने चिंता व्यक्त की है कि बीटा-एम आरटीजी से सामग्री का उपयोग आतंकवादियों द्वारा गंदे बम बनाने के लिए किया जा सकता है।[8]हालांकि, इस्तेमाल किया जाने वाला स्ट्रोंटियम टाइटेनेट पेरोसाइट पर्यावरणीय क्षरण के सभी संभावित रूपों के लिए प्रतिरोधी है और पानी में पिघल या घुल नहीं सकता है। SrTiO रूप में जैव संचय की संभावना नहीं है3 मनुष्यों या अन्य जानवरों के पाचन तंत्र के माध्यम से अपरिवर्तित गुजरता है, लेकिन जिस जानवर या मानव ने इसे ग्रहण किया है, वह अभी भी पारित होने के दौरान संवेदनशील आंतों के अस्तर को एक महत्वपूर्ण विकिरण खुराक प्राप्त करेगा। कंकड़ या बड़ी वस्तुओं के महीन धूल में यांत्रिक क्षरण की संभावना अधिक होती है और यह सामग्री को एक व्यापक क्षेत्र में फैला सकता है, हालांकि इससे उच्च खुराक के परिणामस्वरूप किसी एकल जोखिम घटना का जोखिम भी कम हो जाएगा।

विखंडन रिएक्टरों के साथ तुलना

आरटीजी और परमाणु विखंडन बहुत भिन्न परमाणु प्रतिक्रियाओं का उपयोग करते हैं।

परमाणु ऊर्जा रिएक्टर (अंतरिक्ष में उपयोग किए जाने वाले छोटे रिएक्टरों सहित) एक श्रृंखला प्रतिक्रिया में नियंत्रित परमाणु विखंडन करते हैं। प्रतिक्रिया की दर को नियंत्रण रॉड से नियंत्रित किया जा सकता है, इसलिए रखरखाव के लिए पूरी तरह से मांग या शट ऑफ (लगभग) के साथ बिजली भिन्न हो सकती है। हालांकि, खतरनाक रूप से उच्च शक्ति स्तरों, या यहां तक ​​कि विस्फोट या परमाणु मंदी पर अनियंत्रित संचालन से बचने के लिए देखभाल की आवश्यकता होती है।

आरटीजी में श्रृंखला अभिक्रिया नहीं होते हैं। गर्मी एक गैर-समायोज्य और लगातार घटती दर पर सहज रेडियोधर्मी क्षय के माध्यम से उत्पन्न होती है जो केवल ईंधन आइसोटोप की मात्रा और उसके आधे जीवन पर निर्भर करती है। आरटीजी में, गर्मी उत्पादन को मांग के साथ बदला नहीं जा सकता है या जरूरत न होने पर बंद कर दिया जा सकता है और बिजली की खपत को कम करके बाद में अधिक ऊर्जा बचाना संभव नहीं है। इसलिए, अत्यधिक मांग को पूरा करने के लिए सहायक बिजली की आपूर्ति (जैसे रिचार्जेबल बैटरी) की आवश्यकता हो सकती है, और अंतरिक्ष मिशन के पूर्व-लॉन्च और शुरुआती उड़ान चरणों सहित हर समय पर्याप्त शीतलन प्रदान किया जाना चाहिए। जबकि आरटीजी के साथ परमाणु मेल्टडाउन या विस्फोट जैसी शानदार विफलताएं असंभव हैं, फिर भी अगर रॉकेट फट जाता है, या उपकरण वातावरण में फिर से प्रवेश करता है और विघटित हो जाता है, तो रेडियोधर्मी संदूषण का खतरा होता है।

सबक्रिटिकल गुणक आरटीजी

प्लूटोनियम -238 की कमी के कारण, उप-राजनीतिक प्रतिक्रियाओं द्वारा समर्थित एक नए प्रकार के आरटीजी का प्रस्ताव किया गया है।[40] इस तरह के RTG में, रेडियोआइसोटोप से अल्फा क्षय का उपयोग फीरोज़ा जैसे उपयुक्त तत्व के साथ अल्फा-न्यूट्रॉन प्रतिक्रियाओं में भी किया जाता है। इस प्रकार दीर्घजीवी न्यूट्रॉन स्रोत उत्पन्न होता है। क्योंकि सिस्टम 1 के करीब लेकिन 1 से कम क्रिटिकलिटी के साथ काम कर रहा है, यानी न्यूक्लियर चेन रिएक्शन # इफेक्टिव न्यूट्रॉन मल्टीप्लिकेशन फैक्टर|केeff<1, एक परमाणु रिएक्टर भौतिकी#सबक्रिटिकल गुणन हासिल किया जाता है जो न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि को बढ़ाता है और विखंडन प्रतिक्रियाओं से ऊर्जा पैदा करता है। हालांकि आरटीजी में उत्पादित विखंडन की संख्या बहुत कम है (उनके गामा विकिरण को नगण्य बनाते हुए), क्योंकि प्रत्येक विखंडन प्रतिक्रिया प्रत्येक अल्फा क्षय (200 MeV की तुलना में 6 MeV) की तुलना में 30 गुना अधिक ऊर्जा जारी करती है, 10% ऊर्जा लाभ तक प्राप्य है, जो की कमी में अनुवाद करता है 238प्रति मिशन पु की जरूरत है। यह विचार 2012 में नासा को वार्षिक नासा NSPIRE प्रतियोगिता के लिए प्रस्तावित किया गया था, जिसका व्यवहार्यता के अध्ययन के लिए 2013 में सेंटर फॉर स्पेस न्यूक्लियर रिसर्च (CSNR) में इडाहो नेशनल लेबोरेटरी में अनुवाद किया गया था।[41][failed verification] हालांकि आवश्यक असंशोधित हैं।

इंटरस्टेलर जांच के लिए आरटीजी

आरटीजी को यथार्थवादी इंटरस्टेलर अग्रदूत मिशन और इंटरस्टेलर जांच पर उपयोग के लिए प्रस्तावित किया गया है।[42]इसका एक उदाहरण नासा का अभिनव इंटरस्टेलर एक्सप्लोरर (2003-वर्तमान) प्रस्ताव है।[43] एक RTG का उपयोग करना 241Am को 2002 में इस प्रकार के मिशन के लिए प्रस्तावित किया गया था।[42] यह इंटरस्टेलर जांच पर 1000 साल तक के मिशन एक्सटेंशन का समर्थन कर सकता है, क्योंकि प्लूटोनियम की तुलना में लंबी अवधि में बिजली उत्पादन में धीरे-धीरे गिरावट आएगी।[42]आरटीजी के लिए अन्य समस्थानिकों की भी अध्ययन में जांच की गई, जैसे वाट/ग्राम, अर्ध-जीवन और क्षय उत्पादों को देखते हुए।[42]1999 के एक इंटरस्टेलर जांच प्रस्ताव ने तीन उन्नत रेडियोआइसोटोप ऊर्जा स्रोतों (एआरपीएस) का उपयोग करने का सुझाव दिया।[44] आरटीजी बिजली का उपयोग वैज्ञानिक उपकरणों को शक्ति देने और जांच पर पृथ्वी पर संचार के लिए किया जा सकता है।[42]एक मिशन ने आयन इंजनों को बिजली देने के लिए बिजली का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया, इस विधि को रेडियोआइसोटोप इलेक्ट्रिक प्रोपल्शन (आरईपी) कहा।[42]

इलेक्ट्रोस्टैटिक-बूस्टेड रेडियोआइसोटोप ताप स्रोत

एक स्व-प्रेरित इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के आधार पर रेडियोआइसोटोप ताप स्रोतों के लिए एक शक्ति वृद्धि प्रस्तावित की गई है।[45] लेखकों के अनुसार, बीटा स्रोतों का उपयोग करके 10% तक की वृद्धि प्राप्त की जा सकती है।

मॉडल

एक विशिष्ट आरटीजी रेडियोधर्मी क्षय द्वारा संचालित होता है और थर्मोइलेक्ट्रिक रूपांतरण से बिजली की सुविधा देता है, लेकिन ज्ञान के लिए, उस अवधारणा पर कुछ भिन्नताओं वाली कुछ प्रणालियों को यहां शामिल किया गया है।

अंतरिक्ष में परमाणु ऊर्जा प्रणाली

Main articles: Nuclear power in space and List of nuclear power systems in space

ज्ञात अंतरिक्ष यान/परमाणु ऊर्जा प्रणाली और उनके भाग्य। सिस्टम को विभिन्न प्रकार के भाग्य का सामना करना पड़ता है, उदाहरण के लिए, अपोलो के स्नैप-27 को चंद्रमा पर छोड़ दिया गया था।[46] कुछ अन्य अंतरिक्ष यान में भी छोटे रेडियोआइसोटोप हीटर होते हैं, उदाहरण के लिए प्रत्येक मार्स एक्सप्लोरेशन रोवर्स में 1 वाट का रेडियोआइसोटोप हीटर होता है। अंतरिक्ष यान विभिन्न मात्रा में सामग्री का उपयोग करता है, उदाहरण के लिए MSL क्यूरियोसिटी में 4.8 किलोग्राम प्लूटोनियम डाइऑक्साइड|प्लूटोनियम-238 डाइऑक्साइड है।[47]

Name and model Used on (# of RTGs per user) Maximum output Radio-
isotope 		Max fuel
used (kg) 		Mass (kg) Power/mass (Electrical W/kg)
Electrical (W) Heat (W)
MMRTG MSL/Curiosity rover and Perseverance/Mars 2020 rover c. 110 c. 2000 238Pu c. 4 <45 2.4
GPHS-RTG Cassini (3), New Horizons (1), Galileo (2), Ulysses (1) 300 4400 238Pu 7.8 55.9–57.8[48] 5.2–5.4
MHW-RTG LES-8/9, Voyager 1 (3), Voyager 2 (3) 160[48] 2400[49] 238Pu c. 4.5 37.7[48] 4.2
SNAP-3B Transit-4A (1) 2.7[48] 52.5 238Pu ? 2.1[48] 1.3
SNAP-9A Transit 5BN1/2 (1) 25[48] 525[49] 238Pu c. 1 12.3[48] 2.0
SNAP-19 Nimbus-3 (2), Pioneer 10 (4), Pioneer 11 (4) 40.3[48] 525 238Pu c. 1 13.6[48] 2.9
modified SNAP-19 Viking 1 (2), Viking 2 (2) 42.7[48] 525 238Pu c. 1 15.2[48] 2.8
SNAP-27 Apollo 12–17 ALSEP (1) 73 1,480 238Pu[50] 3.8 20 3.65
(fission reactor) Buk (BES-5)** US-As (1) 3000 100,000 highly enriched 235U 30 1000 3.0
(fission reactor) SNAP-10A*** SNAP-10A (1) 600[51] 30,000 highly enriched 235U 431 1.4
ASRG**** prototype design (not launched), Discovery Program c. 140 (2x70) c. 500 238Pu 1 34 4.1

** वास्तव में RTG नहीं है, BES-5 बुक रिएक्टर एक तेज़ ब्रीडर रिएक्टर था जो गर्मी को सीधे बिजली में बदलने के लिए सेमीकंडक्टर पर आधारित थर्मोक्यूल्स का उपयोग करता था[52][53] *** वास्तव में RTG नहीं है, SNAP-10A में संवर्धित यूरेनियम ईंधन, मंदक के रूप में जिरकोनियम हाइड्राइड, तरल सोडियम पोटेशियम मिश्र धातु शीतलक का उपयोग किया गया था, और बेरिलियम रिफ्लेक्टर के साथ सक्रिय या निष्क्रिय किया गया था[51]रिएक्टर हीट ने विद्युत उत्पादन के लिए एक थर्मोइलेक्ट्रिक रूपांतरण प्रणाली को खिलाया।[51]

**** वास्तव में RTG नहीं है, ASRG एक स्टर्लिंग इंजन पावर डिवाइस का उपयोग करता है जो रेडियोआइसोटोप पर चलता है (स्टर्लिंग रेडियोआइसोटोप जनरेटर देखें)

स्थलीय

Name and model Use Maximum output Radioisotope Max fuel used
(kg) 		Mass (kg)
Electrical (W) Heat (W)
Beta-M Obsolete Soviet uncrewed
lighthouses and beacons		 10 230 90SrTiO3[54] 0.26 560
Efir-MA 30 720 ? ? 1250
IEU-1 80 2200 90Sr ? 2500
IEU-2 14 580 ? ? 600
Gong 18 315 ? ? 600
Gorn 60 1100 ? ? 1050
IEU-2M 20 690 ? ? 600
IEU-1M 120 (180) 2200 (3300) 90Sr ? 2(3) × 1050
Sentinel 25[55] Remote U.S. arctic monitoring sites 9–20 SrTiO3 0.54 907–1814
Sentinel 100F[55] 53 Sr2TiO4 1.77 1234
RIPPLE X[56] Buoys, Lighthouses 33[57] SrTiO3 1500


यह भी देखें

संदर्भ

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Notes


बाहरी संबंध

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