宇宙利用を目指した熱電変換システムの研究開発

摘要

Fig.1 に示すように，木星以遠の外惑星では太陽光エネルギー強度がとても弱い．したがって消費電力が少ないとしても，数ヶ月以上の長期間の電力供給が必要とされるような探査機には，太陽光発電よりもラジオアイソトープ(RI)発電が有用である(Fig.2 参照)．RI 発電は，RI の崩壊熱を電気エネルギーに変換して一次電池として使用するものであり，米国及びロシアでは1960 年代から宇宙用電源として用いられてきた，実績ある電源である．その熱電変換器として最も多用されているのが熱電変換素子であり，これを用いたRI 発電器をRTG と呼ぶ．日本では，民生用の熱電変換素子の開発は行われてきたが，そのRTG への利用に関しては検討例すらない．宇宙用と民生用では使用する熱環境条件が大きく異なる．本研究では，RI の代用として擬似熱源を使用し，宇宙環境を模擬した条件での熱電変換素子の性能評価を行い，宇宙環境における効果的な熱電変換素子の使用方法に関する知見やRTG システムの熱設計への指針を得ることを目的とする．