什么是核電池
核電池(又稱原子能電池或放射性同位素發電裝置)是指那些使用放射性同位素衰變時產生的能量轉化為電力的裝置。核電池也叫同位素電池。(注:同位素是指有相同質子數,不同中子數的原子。如氕與氘互為同位素。核素是指具有一定質子數的原子,是一種具體的原子,如氕或氘就是核素。同一元素的不同核素互為同位素。)
同理,同位素電池,就是利用同位素材料衰變過程中產生的能量放出的熱量,進行熱電轉化。其裝置名稱RTG(RadioisotopeThermoelectric Generator)是“放射性同位素熱電發電機”這個詞的縮寫。
核電池是通過半導體換能器,將鈈238、鈾238(放射性同位素)衰變過程中,釋放出射線(放出載能粒子α、β和γ粒子射線)的熱能,轉變為電能。目前,核電池已成功地用作航天器的電源。(還用于醫學心臟起搏器和一些特殊的軍事用途方面)。2012年8月7日,美國發射的好奇號火星車,順利抵達火星,其所用的核電池壽命長達14年。
核電池的類型和屬性
按提供的電壓的高低,核電池可分為高壓型(幾百至幾千V)和低壓型(幾十mV—1V左右)兩類;按能量轉換機制,它可分為九類之多(直接轉換式和間接轉換式。更具體地講,包括直接充電式核電池、氣體電離式核電池、輻射伏特效應能量轉換核電池、熒光體光電式核電池、熱致光電式核電池、溫差式核電池、熱離子發射式核電池、電磁輻射能量轉換核電池和熱機轉換核電池等)。目前應用最廣泛的是溫差式核電池和熱機轉換核電池。核電池取得實質性進展始于20世紀50年代,由于其具有體積小、重量輕和壽命長的特點,而且其能量大小、速度不受外界環境的溫度、化學反應、壓力、電磁場等影響,因此,它可以在很大的溫度范圍和惡劣的環境中工作。
據了解,當放射性物質衰變時,能夠釋放出帶電粒子,如果正確利用的話,能夠產生電流。核電池有其穩定程度。通常不穩定(即具有放射性)的原子核會發生衰變現象,在放射出粒子及能量后可變得較為穩定。核電池正是利用放射性物質衰變會釋放出能量的原理所制成的,此前已經有核電池應用于軍事或者航空航天領域,但是電池體積往往很大。過去在電池的研發過程中面臨的重大難關之一,就是為了提高性能,電池大小往往比產品本身還大。
由美國密蘇里大學計算機工程系教授權載完(音譯)率領的研究組曾成功為“核電池”瘦身,所研發出的“核電池”體積小但電力強。他們做出的核電池大小只是略大于1美分硬幣(直徑1.95厘米,厚1.55毫米),但其輸出能量遠比一般化學電池為高,發出的電力高達普通化學電池的100萬倍。
核電池的另一誘人之處是,核電池比起一般電池有很長的壽命,提供電能的同位素工作時間非常長,甚至可能達到5000年。在不久的將來,只需要一個硬幣大小的核電池,就可以讓你的手機不充電使用5000年。
在航天領域,在航天器上,核能往往就是以這種種“微型電池化”的方式被利用的。尤其在外太空行星探測領域中,由于空間探測器遠離太陽,難以利用太陽能電池的能量,必須采用核電源。所以,核動力衛星在外行星探測中占據重要位置。
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