РИТЭГ или радиоизотопный термоэлектрический генератор — вещь, широко известная в узких кругах. Использовались как автономные источники питания для всяких отдаленных объектов, вроде маяков. В СССР было изготовлено 1007 таких устройств.
Экономического значения они не имели. Слишком малая электрическая мощность. К примеру, ИЭУ-1 имел массу 2500 кг, имел тепловую мощность 2200 Вт, но электрическая мощность его была всего лишь 80 Вт. КПД устройства 3,64%. Модернизированный вариант ИЭУ-1М, при массе 2100 кг и такой же тепловой мощности имел электрическую мощность 120 Вт. КПД — 5,45%. Появление современных солнечных панелей, ветровых генераторов, в том числе и автономных, емких аккумуляторов, а также компактных дизель-генераторов, сделали РИТЭГ ненужными. Их собрали и утилизировали.
Однако, техника не стоит на месте, и появился шанс для возрождения РИТЭГ, правда, в другом качестве. В Сибири есть нужда в сравнительно компактных источниках энергопитания, не потребляющих топлива и не зависимых от переменчивой погоды.
Причина неэффективности РИТЭГ состоит в низком КПД термоэлектрических элементов Пельтье. Однако, появились новые типы термоэлектрических элементов, на основе моносульфида самария, КПД преобразования тепла в ток которых в лабораторных образцах достигает 47%. Можно ожидать, что промышленный образец даст КПД, сопоставимый, к примеру, с паровой турбиной.
Термоэлектрический генератор на основе моносульфида самария в ИЭУ-1М дал бы электрическую мощность порядка 660-700 Вт, в шесть раз больше, чем у предшественника. Но есть идея и получше.
В РИТЭГ советского образца использовался специально наработанный изотоп стронций-90. Но зачем специально нарабатывать, когда есть отработанное ядерное топливо? Тепловыделяющие элементы (ТВЭЛ) еще долго выделяют много тепла, в силу чего их хранят в бассейнах с циркуляцией воды. Средняя тепловая мощность отработанного ТВЭЛ составляет 200-350 Вт в хранилище на АЭС, и около 100 Вт в хранилище отработанного топлива. ТВЭЛ — это трубка, длиной около 4 метров, диаметром 0,9 см, в которой помещается от 0,7 до 1,5 кг урана. После реактора, там не только уран, но еще и смесь других изотопов, образовавшихся в ходе цепной реакции, в том числе стронций-90, цезий-137, технеций-90, нептуний-237, америций-241. Короткоживущие изотопы распадаются, выделяя много тепла.
Если к отработанным ТВЭЛ добавить новые термоэлектрические генераторы, то получится вполне приличный РИТЭГ. В реакторе типа ВВЭР-1200 163 кассеты, в каждой из которых 312 ТВЭЛ, или 50856 ТВЭЛ в реакторе. Соответственно, суммарная мощность их достигает 15 256 кВт в бассейне хранения на АЭС, и 5085 кВт в хранилище отработанного ядерного топлива.
Остаточная мощность отработанных ТВЭЛ в 15,2 МВт, которая просто расходуется на бесполезный нагрев воды. Да и хранилище получается довольно мощным — около 5 МВт тепловой мощности. С термоэлектрическим генератором можно получить 4,56 МВт электрической мощности на хранилище при АЭС, и 1,5 МВт на хранилище отработанного топлива.
Мощность одной кассеты — 62,4 кВт тепловой на АЭС и 31,2 кВт в хранилище ОЯТ. Соответственно, электрическая мощность получается в диапазоне 18,7 — 9,3 кВт. Размер кассеты: 4570 мм в длину и 195 мм в ширину.
Таким образом, может получиться довольно компактный, мощный и не потребляющий топлива источник энергопитания. Экономически он имеет сразу несколько возможных применений.
На АЭС хранилища отработанного топлива можно оснастить термоэлектрическими генераторами и получить своего рода бесперебойный источник питания, необходимый для поддержания безопасной работы АЭС. При обычной работе этот РИТЭГ отдает энергию в сеть или на нужды станции.
Также могут быть различные по мощности РИТЭГ, в которые закладываются кассеты с отработанными ТВЭЛ. Это могут быть компактные источники питания для различных отдаленных объектов, вроде рудников, прийсков, баз, поселков. Это также могут быть источники бесперебойного питания для предприятий и объектов, особенно военного назначения.
Со временем тепловыделение кассет будет падать, но их можно заменить на кассеты, недавно вынутые из хранилищ на АЭС. Кассеты, которые уже не дают тепла и уровень радиации от них сильно упал, можно перевезти на завод, распилить и использовать уран и содержащиеся в нем другие изотопы дальше.
