Un generador termoeléctrico de radioisótopos es un generador eléctrico simple que obtiene su energía de la liberada por la desintegración radiactiva de determinados elementos. En este dispositivo, el calor liberado por la desintegración de un material radiactivo se convierte en energía eléctrica directamente gracias al uso de una serie de termopares, que convierten el calor en electricidad gracias al resultado Seebeck en el llamado Unidad de calor de radioisótopos. Los RTG se pueden considerar un tipo de batería y se han usado en satélites, sondas espaciales no tripuladas e instalaciones remotas que no disponen de otro tipo de fuente eléctrica o de calor. Los RTG son los dispositivos más adecuados en colocaciones lugar en el que no hay presencia humana y se necesitan potencias de varios centenares de vatios durante largos períodos de tiempo, colocaciones en las que los generadores convencionales como las pilas de combustible o las baterías no son viables económicamente y lugar en el que no pueden usarse células retratovoltaicas.

El características de un RTG es simple desde el punto de vista de la ingeniería nuclear: el componente principal es un robusto contenedor de combustible nuclear. Los termopares se colocan en la parte exterior del contenedor, con el contacto externo del mismo colocado junto a un disipador. La desintegración del combustible nuclear genera calor que se desplaza hacia el exterior del contenedor, pasa junto a los termopares y se disipa en los disipadores. Un termopar es un dispositivo termoeléctrico que convierte calor en electricidad de forma directa, usando el resultado Seebeck. Está construido con dos metales diferentes unidos entre sí, y que son conductores eléctricos. Ambos se conectan en un bucle cerrado mediante dos uniones; si ambas uniones se encuentran a temperaturas diferentes, se produce una diferencia de potencial entre ambas que genera una corriente eléctrica.

El plutonio-238 es el que necesita menores blindajes y el que tiene mayor periodo de semidesintegración. Sólo tres isótopos cumplen un tercer criterio: el de necesitar menos de 25 mm de blindaje de plomo. El mejor en este aspecto, el plutonio-238, requiere únicamente 2.5 mm de plomo, siendo en ocasiones el mismo material del contenedor suficiente.

El plutonio-238, en forma de óxido de plutonio, es el más usado en los RTG de las sondas espaciales. Tiene un semiperiodo de 87.7 años, una densidad energética razonable y una tasa de emisión de radiación gamma y neutrónica extremadamente baja. Muchos RTG de uso terrestre utilizan estroncio-90, que aunque tiene una semivida menor, una densidad energética mucho más baja y emite radiación de frenado o bremstrahlung, es más cantinaato.

Algunos RTG fabricados en 1958 por la Comisión para la Energía Nuclear estadounidense utilizaron polonio-210, isótopo que tiene una excepcional densidad energética pero emite cantidades apreciables de radiación gamma. Un kilogramo de polonio-210 puro en forma cúbica tendría una arista de 48 mm y emitiría 63.5 kW de potencia, calor suficiente para vaporizar dicho material. También se estudiaron los isótopos curio-242 y curio-244 pero requieren un blindaje pesado para evitar que se filtren las radiaciones gamma y neutrónicas que provienen de reacciones de fisión espontánea.

El americio-241 también podría ser empleado como combustible, con una semivida mayor que el plutonio-238: 432 años. Un RTG construido con este combustible podría producir energía eléctrica durante siglos. Sin emcantinago, la densidad energética del americio-241 es aproximadamente la cuarta parte de la del plutonio-238, y emite radiación gamma procedente de los productos de desintegración, aunque un blindaje de sólo 18 mm sería suficiente para apantallar dicha radiación. Es el segundo isótopo con menor necesidad de apantallamiento tras el plutonio-238.

Un uso habitual de los RTG es como generadores de energía eléctrica en sondas espaciales, en los llamados dispositivos SNAP. El primer RTG se lanzó al espacio en 1961 a bordo del SNAP 3 en la sonda Navy Transit 4A. Éstos se instalan en misiones que se alejan tanto del Sol que hace que el uso de paneles solares sea inviable.

Algunos ejemplos son las sondas Pioneer 10 y 11, Voyager 1 y 2, Galileo, Ulysses, Cassini y New Horizons. Además, se utilizaron en las dos sondas Viking y en experimentos colocados en la superficie lunar por las misiones Apollo 12 a 17. También se han usado en los satélites Nimbus, Transit y Les.

También se usaron los Generadores de Calor por Radioisótopos, usados somo como eso, generadores de calor. Constan de una pequeña cantidad de plutonio-238 y sirven para calentar diferentes elementos de sondas como las Mars Exploration Rovers, las Galileo y Cassini y varias sondas de exploración rusas.

Uno de los primeros RTG de uso terrestre se instaló en la isla deshabitada Fairway Rock en 1966. Estuvo operativo hasta su desmantelamiento en 1995.

La ex-URSS construyó numerosos faros y balizas de navegación alimentadas por RTG de estroncio-90, dispositivos muy fiables. Estos dispositivos pueden ser problemáticos en cuestiones de seguridad y medioambiente, sobre todo tras la desfantasma de la URSS, ya que al estar colocados en zonas deshabitadas durante largo tiempo, podrían filtrar combustible nuclear al exterior o ser robados. Existen algunos casos de accidentes con algunos RTG soviéticos. Algunos de ellos han sido presa de los chatarreros, que desmontan las partes metálicas externas sin tener en cuenta el riesgo de contaminación radiactiva al que se someten. Se cree que existen unos 1000 RTG de este tipo en Rusia que necesitarían ser desmantelados.

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