核电池为什么会发电 核电池发电原理的科学解析( 二 )
阿波罗12号宇航员安装探测设备,黄箭头所指黑色物体为核电池
从另一张图中可以更清晰地看到核电池:阿波罗12号的宇航员正在将RTG从飞船上取出,准备安装到地面的核电池散热器中 。这是因为核电池持续释放热能,因此需要通过辐射将多余的热释放出去 。
阿波罗12号宇航员正在安装核电池
好奇号火星车没有安装太阳能电池,它同样依靠一个RTG供电,因此无论是火星的白天还是黑夜,好奇号都能在寒冷的火星表面开展探测任务 。
好奇号尾部白色散热器包裹着的RTG
核电池的寿命核电池真的如传说中的那样,可以使用一万年吗?很遗憾,并不能 。它的寿命由RTG的工作原理决定的 。
钚-238是放射性同位素,它的半衰期是87.7年,也就是说,任何一颗由钚-238供热的核电池,87年半后就有一半的钚-238衰变成了铀-234,再过87.7年剩下的一半中又有一半发生衰变,虽然它还在发热,但热能再也不足以发出足够的电流了,这颗核电池已经基本废掉了 。
也就是说,对于航天器而言,它携带的核电池顶多只够用100年 。当然,这已经足够久,航天器上其它绝大部分的传感器支撑不了这么长的时间 。
核电池在其它领域的用途
尽管用不了一万年,但核电池依然是寿命最长的电池,它可以在不充电(也不可能充电)的情况下使用近100年,因此它曾经被用于心脏起搏器供电电池 。只是出于担心患者死亡后被不小心火化造成放射性污染,心脏起搏器的核电池只生产了100个就没有继续 。
核电池曾用于心脏起搏器
核电池的民用障碍不仅缘于对核辐射的担心,还由于它太贵 。无论是钚-238,还是其它放射性同位素的生产都需要用到极尖端的技术,因此成本太高,从商业角度出发它不具有性价比,因此核电池一直没有在民用上有所突破 。
总结:核电池与传统意义上的核发电不同,它并非利用核中子裂变或聚变反应产生热能发电,而是利用放射性同位素α衰变产生热能、再利用热电效应来产生稳定电流 。
目前可用的放射性材料的半衰期有限,最常用的钚-238的半衰期为87.7年,因此核电池不可能使用1万年,大约100年后它就基本失效了 。
RTG解剖图
核电池存在放射性风险,加之制造成本高昂,因此不适合民用 。在可预见的将来,RTG依然只会在航天领域发挥作用 。
【核电池为什么会发电 核电池发电原理的科学解析】
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