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在这样的情况下,人们开端把目光投向了“核电池”,梦想着手机也能用上。或许在许多人看来,“核电池”所发生的电能简直是无穷无尽的,乃至有人宣称它的电池寿数可达10000年。但现实真的如此吗?
要知道这个问题的答案,首先要了解什么是“核电池”。核电池的真名是“radioisotopethermoelectricgenerator”,英文缩写为“RTG”。
其实光看中文姓名就能够大致知道核电池的作业原理,便是运用放射性元素衰变发生的热量来发电。
大多数核电池都需求一种叫做“钚”[bù]的放射性元素,它是十分风险的,由于它是所需的首要物质。
不过,核电池中的钚和核武器中的钚仍是有差异的。核电池中的钚是钚238,它比中的钚239少一个中子,大大降低了它的风险性。至少不会发生剧烈的爆破,仅仅渐渐衰变成铀234。
核电池中的钚238在衰变进程中会发生α粒子,这些粒子的动能会转化为热能,使钚238变得反常火热。可是这个衰变进程并没有开释电子,那它是怎样发电的呢?
有必要提一个概念——热电效应,即在某些特别情况下,必定程度的温差能够发生电流,而核电池便是运用这种效应来发电的。
到目前为止,核电池首要用于太空探究。尽管它在几十年前初次推出,但有人企图将它装置在心脏起搏器上,但这个主意终究被抛弃了。
由于装有装有核电池的心脏起搏器的人一旦不小心火化,会对周围的环境和生物体形成污染。这种污染处理起来十分费事,所以最终实践出产出来的核起搏器大约只需100多颗。
暗斗时期,美国宇航局和前苏联运用了许多的核电池作为动力探测器,不是由于它能继续“一万年”,而是由于它不受阳光的影响,然后能够长时间继续安稳供电。
其实提到太空探测器,咱们很简单想到太阳能电池,由于外太空没有大气层的阻挠,阳光的强度远高于地球,这使得太阳能成为一种简直取之不尽、用之不竭的动力能量源。
可是太阳能之所以没有被大规模运用,是由于太阳能有一个丧命的缺点:采光。当探测器背对太阳或离太阳太远时,太阳能电池简直等同于作废,但核能不存在这样的问题。
1977年,为了观测和探究太阳系其他几颗行星,也为了在世界深处留下人类存在的依据,NASA先后发射了帆海者一号和帆海者二号。由于这两个它们飞离太阳,离太阳越来越远,科学家们在它们身上装置了3块核电池。由于同位素衰变发生的高温,为了不影响两个探测器的正常作业,科学家们在其中一个悬臂上装置了三个核电池。
其实不只帆海者号装备了核电池,一些闻名的探测器也装备了核电池,比方猎奇号火星探测器、先驱者10号、先驱者11号等。
乃至在阿波罗计划中,许多当地都运用了核电池,例如用于丈量月震的仪器,用于丈量月球外表磁力的仪器等。为了给这些设备供电,NASA规划了一个专用核电池。
从下图能够看到,阿波罗12号上的宇航员正在取出核电池,预备放入地上的散热器中。由于核电池会不断发生热量,假如剩余的热量没有发出出去,会对设备形成必定的危害。
有了对核电池的开始了解,让咱们回到文章开始的问题:核电池真的能到达一万年的续航吗?不幸的是,这实践上是一个顺理成章的梦想。
Plutonium-238是核电池的“燃料”,是一种放射性同位素。它的半衰期约为87.7年,也便是说核电池只需运用钚238作为“燃料”,87.7年后就会死掉。又过了87.7年,一半的钚238变成了铀234,另一半的钚238变成了铀234。
尽管那时它或许还在发热,可是现已不能发生人类运用的电流强度了,也便是说这时候它现已是一个“废品”了。
从这一点来看,所运用的航天器搭载的核电池其实只够用100年左右,但这现已足够了,由于大部分传感器部件底子没有100年的运用寿数。
当然,核能电池尽管没有1万年的夸大电池寿数,但它仍然是人类能够制作的寿数最长的电池。
总的来说,核电池发电的原理与核能发电有着底子的差异,由于它不是运用核裂变或核聚变的热能来发电,而是运用同位素衰变发生的热能来发电电。并且几千年、万年都没有用过,顶多一百多年。
并且由于核电池的风险性,再加上造价高,在可预见的未来,只能用于航天范畴,民用简直不或许,所以期望能够用在手机或汽车上的核电池朋友或许要绝望了。
2024-February-04
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