《表1 通用热源C/C材料箱体主要指标》

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《C/C复合材料在核能系统中的应用进展》

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RTG电源模块材料耐烧蚀性主要作用是一旦电源系统在发射、在轨运行时发生事故，电源模块在坠落大气层过程中，确保放射性同位素安全、可控，能够经受太空碎片的冲击和气动加热产生的烧蚀，类似于导弹端头的热防护作用。同位素放射源包壳掉落至地面时也要确保不发生冲击破坏，以免放射性同位素在大气环境中泄漏。因为放射性同位素（如钚238Pu）大都是剧毒性物质，极小的剂量可致人死亡。因此，RTG系统箱体、抗冲击包壳选择了高性能、抗烧蚀、高可靠性的3DC/C材料。美国在木星探测的伽利略飞行器、冥王星宇宙探测器等同位素电源模块所用C/C材料由洛克希德·马丁空间系统公司制备，C/C材料预制体为高模碳纤维细编穿刺结构，由德事隆（Textron）公司生产。预制体采用煤沥青浸渍致密，材料密度为1.95g/cm3，该材料在500～2 000 K时发射系数为0.76～0.86[1 6]。电池箱体为长方体结构，见图2中“aeroshell”部分，单个箱体两侧各有一个圆形不互通的盲孔，每个孔内放置一个圆柱形C/C抗冲击包壳，每个包壳内安装两块金属铱封装同位素块。电池箱体结构经历了三代的发展，箱体主要参数[17]如表1所示，箱体尺寸、截面如图5所示。2018年美国新墨西哥大学空间与核能研究所研发高热电转化效率、高能密度双涡轮汽轮机系统使用6块第2代电源模块[18](NASA合同号80GRC17C0028）。放射性同位素温差发电器用C/C材料，一般需对材料密度、比定压热容、热导率、热辐射系数等单项性能进行测试，整个电源模块需进行模拟再入环境试验等，以确保满足极端再入环境、不同地面条件的冲击等使用工况要求。美国同位素温差发电器用C/C材料性能[19，20]如表2所示。