Насколько горячей была поверхность радиатора РИТЭГ, питавшего АЛСЭП на Аполлоне-12?

В последних 5 миссиях Аполлона, высадившихся на Луну (начиная с Аполлона-12), был развернут пакет для экспериментов на поверхности Луны (ALSEP) Аполлона , который питался от радиоизотопных термоэлектрических генераторов (РТГ).

Сборка РИТЭГа (на земле) и часть твэла внутри топливного контейнера (которую Алан Бин пытается извлечь с помощью специального инструмента, прежде чем вставить в сборку) показаны на кадрированном изображении AS12-46-6790 ниже :введите описание изображения здесь

Алан Бин (Apollo 12) утверждает, что чувствовал тепло от РИТЭГа через свои перчатки:

116:50:05 Бин: Эта бочка наполняется? Ладно, Хьюстон. Топливный элемент находится в РИТЭГе. Я уже чувствую, как он излучает тепло ! (Питу) Положи сюда руку.

...

116:50:54 Бин: Эй, почувствуй жар этой машины. Это восхитительно.

116:50:59 Конрад: 1400 градусов (по Фаренгейту или около 760 по Цельсию) . (заговорщицким тоном) Почти так же жарко, как солнце! (Смеется)

Еще несколько цитат и комментариев :

117:07:05 Бин: Поднимите щипцами это (вероятно, пакет ALSEP 2, который является основой для RTG) на минуту. Он (РТГ) немного горячий, и я не хочу его трогать . Следите за этим.

[Бин - (Из технического отчета 1969 г.) «У нас не возникло проблем с установкой РИТЭГа. Однако я заметил, что можно было почувствовать тепло, исходящее от РИТЭГа. РИТЭГ на Центральный вокзал, на ощупь он был теплым , не хотелось держать там пальцы слишком долго, поэтому я справился с ним с помощью инструмента АЛСЕП (УВТ), а не просто руками в перчатках, как раньше. на практике. Очевидно, что эта скоба может сильно нагреваться , хотя элемент был в ней совсем недолго."]

[Читатели заметят, что все, что может ощущаться как «теплое» через перчатки, должно быть довольно горячим и представлять потенциальную угрозу для перчаток . С момента заправки РИТЭГа прошло около 17 минут.]

(выделено мной)

Из контекста фразы Конрада кажется (по крайней мере мне), что он либо преувеличивал цифру температуры в попытке пошутить, либо приводил температуру плутония, находящегося в самом внутренности твэла. 760 градусов по Цельсию кажется слишком жарким для фактической поверхности радиатора.

Как видно из вышеприведенного кадра с фотографии AS12-46-6790, передняя поверхность части твэла (которая видна перед топливным баком) не светится красным, что должно было бы быть, если бы она была выше 525 °C, согласно этому источнику :

На практике практически все твердые или жидкие вещества начинают светиться при температуре около 798 К (525 °C) (977 °F) слегка тусклым красным цветом независимо от того, происходит ли химическая реакция, в результате которой возникает свет в результате экзотермической реакции. процесс. Этот предел называется точкой Дрейпера.

В этом источнике приведена цифра тепловой мощности РИТЭГа:

Источником энергии для каждого устройства был стержень из плутония-238, обеспечивающий тепловую мощность около 1250 Вт .

Вопрос: Насколько горячей должна была стать поверхность радиатора РИТЭГа (выставленного экипажем Аполлона-12) (я предполагаю поверхность радиатора, т.к. Бин не прикасался к собственно силовому элементу голыми перчатками), чтобы можно было прощупать его насквозь термически утепленные перчатки? Была ли оценка Конрада шуткой или близка к реальности?

Дополнительный вопрос : какую температуру могут выдержать перчатки Apollo, прежде чем они испортятся?

760 °C может быть температурой топливных элементов. Здесь есть некоторые данные о температуре , но не конкретно для RTG ALSEP.
Это действительно интересный вопрос! Эффективность ТЭ-преобразования улучшается с разницей температур, поэтому чем он холоднее по отношению к радиоизотопному тепловому источнику, тем лучше. Однако общая излучаемая мощность почти равна общей тепловой мощности источника, а способность радиаторов излучать зависит от о ϵ Т 4 умножить на площадь, поэтому каждые 10 % снижения температуры радиатора (абсолютное значение) означают увеличение эффективной площади радиатора на 50 %.
@Хоббс Может быть. В таком случае это должна быть температура самого плутониевого материала, спрятанного в самом внутренности элемента, так как поверхность элемента на фото, видимо, не светится красным. Я обновил вопрос с некоторой информацией о температуре «светящегося порога», точке Дрейпера.

Ответы (2)

Я нашел пару отчетов об испытаниях других РИТЭГов, предназначенных для космоса. Во-первых, из отчета о РИТЭГах для Плутона и других миссиях после 2006 года:

Сборка РИТЭГов (аттестационного блока и летных блоков) производилась в камере сборки инертной атмосферы (IAAC) на Кургане (за исключением F-8, который был собран в INL). Mound и INL выполнили первоначальные измерения функциональных характеристик РИТЭГов до того, как были прикреплены торцевые купола и до того, как РИТЭГи были удалены из IAAC. Эти измерения производительности включали выходную мощность, напряжение нагрузки, напряжение холостого хода, ток, внутреннее сопротивление, сопротивление изоляции («изоляции»), среднюю температуру внешнего корпуса (требование № 533 K) , измеренную термометрами сопротивления (RTD), и температуру колпака. .

[выделено мной]

Далее, с 1980 г.

В этом отчете, представленном компанией «Дженерал Электрик», описываются работы, выполненные за отчетный период по программе Министерства энергетики США по кремниево-германиевым РИТЭГам, контракт DE-ACOL79ET-32043. Эта программа состоит из следующих трех задач: Задача 1 — РИТЭГ мощностью несколько сотен ватт для миссии зонда «Галилео». Задача 2 — Восстановление возможностей кремниево-германиевой монопары. Задача 3 — РИТЭГ общего назначения с источником тепла для международных миссий Solar Polar и Galileo Orbiter.

Средние температуры корпусов качественных модулей в вакууме варьировались от 113°C (6 фунтов/мин при 21°C) до 122°C (4 фунта/мин при 30°C).

Другой источник , связанный с миссиями Плутона, говорит

Датчики, прикрепленные снаружи к корпусу РИТЭГа перед пуском, зафиксировали температуру корпуса около 245 градусов Цельсия.

Документ ALSEP, цитируемый в этом ответе https://space.stackexchange.com/a/39611/6944 , дает температуру топливной капсулы как 1200 градусов по Фаренгейту. Однако не дает температуру ребра радиатора.