[发明专利]放射性同位素电源

说明书

公开了放射性同位素电源。在一个实施方式中，电源包括保持在容器(103)内的介电液体(102)；以离子盐(104‑1，104‑2)的形式溶解在介电液体内从而形成离子盐溶液的放射性同位素材料(104)；和热电功率转换系统(106)，该系统配置为接收由放射性同位素材料的衰变产生的热能(512)并产生电力。

技术领域

本公开总体上涉及用于各种交通工具的放射性同位素电源(power source，动力源，能源)。示例交通工具包括卫星、海底交通工具等。

背景技术

各种交通工具的设计目标使持久的电源成为理想的选择。例如，发射到外层空间的卫星或深海潜水器可能无法经常获得维护。因此，电源必须在交通工具的维护间隔或预期使用寿命内起作用。

这些交通工具的不可接入性允许使用放射性同位素能源，同时降低与辐射暴露相关的风险。但是，放射性同位素具有半衰期，这会使给定量的放射性同位素的有效热输出每个半衰期降低50％。此外，许多热电发电系统在暴露于理想工作温度范围之外的温度时会损失效率。这样，期望具有能够在延长的持续时间内以接近恒定的电功率输出进行操作的放射性同位素电源。

发明内容

根据本公开的一个方面，电源包括容纳在容器中的介电液体；放射性同位素材料，以离子盐形式溶解在介电液体中从而形成离子盐溶液；以及热电功率转换系统，被配置为接收由放射性同位素材料的衰变产生的热能，并产生电力。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于交通工具的电源。电源包括保持在容器内的介电液体，该容器具有第一端和与第一端相对的第二端。电源还包括放射性同位素材料，其作为离子盐溶解在介电液体中从而形成离子盐溶液。第一电极设置在容器的第一端上，第二电极设置在容器的第二端上。电力源与第一和第二电极连通。该电力源能够向第一电极提供正电荷并且向第二电极提供负电荷。热电功率转换系统至少部分地基于放射性同位素材料的离子电荷设置在第一端或第二端中之一上。热电功率转换系统接收由放射性同位素材料的衰变产生的热能，以产生用于交通工具的电负载的电力。

根据本公开的又一方面，提供了一种操作电源的方法。该方法包括将放射性同位素材料作为离子盐溶解在容纳在容器内的介电液体中以形成离子盐溶液；将正电荷施加到容器的第一端，并将负电荷施加到与容器的第一端相对的容器的第二端；并至少部分地基于放射性同位素材料的离子电荷从设置在容器的第一端和容器的第二端中之一上的热电功率转换系统产生电力。

本文公开的特征、功能和优点可在各种实施方式中独立地实现，或者可在其他实施方式中组合，可参考以下描述和附图来更好地理解其细节。

附图说明

图1是根据本公开的电源的示意性概图；

图2是根据本公开的具有图1的电源的交通工具的示意性概图；

图3描绘了示出根据本公开的操作电源的示例性方法的流程图；

图4示出了根据本公开的处于初始未通电状态的电源；

图5示出了根据本公开的处于初始通电状态的电源；

图6描绘了根据本公开的在第一半衰期已经过去之后并且处于通电状态的电源；和

图7描绘了根据本公开的具有截椎体形状的电源。

应当理解，附图不一定是按比例绘制的，并且所公开的实施方式是示意性地示出并且在某些情况下以局部视图示出的。在某些情况下，可能已经省略了对于理解所公开的方法和装置不是必需的细节或使其他细节难以理解的细节。应当进一步理解，以下详细描述仅是示例性的，并不旨在对其应用或使用进行限制。这样，尽管本公开仅出于示例性实施方式中示出和描述的解释方便的目的，但是本公开可在许多其他实施方式中以及在本文未示出或描述的各种系统和环境中实施。

具体实施方式