Space P

Einfang ohne Spaltung

kern angeregt und gibt strahlung ab bis er wieder in grundzustand ist

(bindungsenergie des neutronen wird frei)

Abgabe eines β-oder γ-Quants

spaltung

Bindungsenergie + Kinetische Energie des Neutrons

starke schwingung

spaltung

elastische streuung

Neutron wird elastisch am Kern gestreut

Richtungsänderung des Neutrones

keine enrgie in den kern

inelastische Streuung

Te i l d e r K i n. E . w i rd an d e n Ke rn ab g e g e b e n

teilweise Anregung des Kerns

Aussendung eines γ-Quants (radioaktive Strahlung)

bis grundzustand

Einbringen von Elementen mit geringem Atomgewicht -> Elastische Stöße

mittleres energiedekrement - mittlerer Energieverlust des Neutrons pro Stoß

z.B

wasserstoff = 1

Uran 0.0084

RTGs use thermoelectric generators to convert heat from the radioactive material into electricity. Thermoelectric modules, though very reliable and long-lasting, are very inefficient; efficiencies above 10% have never been achieved and most RTGs have efficiencies between 3–7%. Thermoelectric materials in space missions to date have included silicon–germanium alloys, lead telluride and tellurides of antimony, germanium and silver (TAGS). Studies have been done on improving efficiency by using other technologies to generate electricity from heat. Achieving higher efficiency would mean less radioactive fuel is needed to produce the same amount of power, and therefore a lighter overall weight for the generator. This is a critically important factor in spaceflight launch cost considerations.

A thermionic converter—an energy conversion device which relies on the principle of thermionic emission—can achieve efficiencies between 10–20%, but requires higher temperatures than those at which standard RTGs run. Some prototype ²¹⁰Po RTGs have used thermionics, and potentially other extremely radioactive isotopes could also provide power by this means, but short half-lives make these unfeasible. Several space-bound nuclear reactors have used thermionics, but nuclear reactors are usually too heavy to use on most space probes.

Thermophotovoltaic cells work by the same principles as a photovoltaic cell, except that they convert infrared light emitted by a hot surface rather than visible light into electricity. Thermophotovoltaic cells have an efficiency slightly higher than thermoelectric modules (TEMs) and can be overlaid on top of themselves, potentially doubling efficiency. Systems with radioisotope generators simulated by electric heaters have demonstrated efficiencies of 20%,^[25] but have not yet been tested with radioisotopes. Some theoretical thermophotovoltaic cell designs have efficiencies up to 30%, but these have yet to be built or confirmed. Thermophotovoltaic cells and silicon TEMs degrade faster than metal TEMs, especially in the presence of ionizing radiation.

"Energielücke (energy gap)" zum nächsten erlaubten Leitungsband so groß, dass Valenzelektron keine Energie aus einem angeregten Feld aufnehmen kann, um sie zu überwinden. Z.B. Diamant: Eg = 5,3 eV Þ Bei Raumtemperatur kein Strom.

"Einbau" von Fremdatomen in Halbleiterkristall

5-wertige Fremdatome in 4-wertigen Halbleiter (z.B. As, Sb in Si, Ge) Þ geben leicht "überzähliges" Elektron an das Leitungsband des Halbleiters ab (Donatoren Þ n-Typ).

führt zu frei beweglichen Elektronen im Leitungsband und zu positiven unbeweglichen Donatorionen Þ Überschusshalbleitung

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3-wertige Fremdatome in 4-wertigen Halbleiter (z.B. B, Ga in Si, Ge) Þ nehmen leicht ein Elektron aus dem Valenzband auf (Akzeptoren Þ p-Typ) Þ bewegliche Löcher im Valenzband (und unbewegliche, einfach negativ geladene Akzeptorionen) Þ Mangelhalbleitung

Reagierende Stoffe sind chemisch an die Elektrode gebunden

 d.h. die Elektrode wird verbraucht Ø Batterien

Reagierender Stoff wird zur Elektrode geführt, d.h. kein Abbau der Elektrode

Brennstoffzellen