“核電池”真能續航一萬年從它的工作原理中,你可以瞭解真相

隨着科技的不斷髮展,手機已經成了每個現代人必備的工具,人們用它來聯絡和娛樂。可在享受手機帶來的便捷時,手機電量成為了許多人頭疼的地方,因為在高強度的使用下,很多手機一天必須要充好幾次電。

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而在這種情況之下,人們開始將目光投向了“核電池”,幻想手機能夠用上它。可能在許多人的眼中,“核電池”產生的電能幾乎是無窮無盡的,甚至有人聲稱它擁有一萬年的續航時間。可事實真的如此嗎?

想要知道這個問題的答案,我們首先要了解什麼是“核電池”。核電池的真正名稱為“放射性同位素熱電發生器”,英文簡稱為“RTG”。

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其實光從中文名稱中,我們就能大體知道核電池的工作原理,即利用放射性元素衰變產生的熱能發電。

大多數核電池需要一種名為“鈈”[bù]的放射性元素,而它非常的危險,因為原子彈的所需的主要物質就是它。

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不過核電池中的鈈與核武器中的鈈還是有區別的,核電池中的鈈是鈈-238,比原子彈中的鈈-239少了一箇中子,這讓其危險性大大降低,至少不會發生劇烈的爆炸,只會慢慢衰變成鈾-234。

核電池中的鈈-238在衰變過程中會產生α粒子,這種粒子的動能會轉化成熱能,從而使得鈈-238變得炙熱無比。可這個衰變過程並沒有釋放電子,它究竟是如何產生電的呢?

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這就要提到一個概念——熱電效應,即在某種特殊情況下,一定程度的温度差是能夠產生電流的,核電池就是利用這種效應進行發電。

截至目前,核電池主要被用於太空探索方面,雖然幾十年它剛問世的時候,有人曾試圖將它裝在心臟起搏器上,但是最終這一想法被放棄了。

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因為一旦裝有核電池心臟起搏器的人被意外火化,將會對周圍環境和生物造成污染,這種污染處理起來非常麻煩,所以最終真正生產出來的核能心臟起搏器大約只有100多個。

在冷戰時期,NASA和前蘇聯曾大量使用核電池為探測器供電,而這並不是因為它能夠續航“一萬年”,而是因為它可以不受到陽光的影響,從而長時間且持續的穩定供電。

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事實上,説起航天探測器我們很容易想到太陽能電池,因為外太空沒有大氣層的阻擋,太陽光的強度遠比地球高,這使得太陽能幾乎是一種取之不盡的能源。

但之所以沒有大規模地使用太陽能,是因為太陽能有致命的缺陷:採光。當探測器背離太陽或者距離太陽過遠時,太陽能電池幾乎就等同於報廢,而核能卻並不存在這樣的問題。

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1977年,為了對太陽系其他幾顆行星進行觀察探索,同時也為了讓宇宙深處留下人類存在過的證明,NASA先後發射了“旅行者1號”和“旅行者2號”。

因為它們兩個是背離太飛行,並且還離太陽越來越遠,所以科學家們在就它們的身上裝了3個核電池。由於同位素衰變會產生高温,為了不影響兩個探測器的正常工作,科學家們將3個核電池裝在了它們的一個懸臂上。

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事實上,不僅僅是旅行者號們的身上裝配了核電池,一些耳熟能詳的探測器上同樣裝配了核電池,比如好奇號火星車、先驅者10號、先驅者11號等等。

甚至阿波羅計劃中也有許多地方用到了核電池,比如説用來測量月球月震的儀器、用來測量月球表面磁力的儀器等等,而為了給這些設備供電,NASA設計了一種專門的核電池。

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從下圖能夠看到,阿波羅12號上的宇航員正在將核電池拿出,準備放到地面的散熱器中。因為核電池能夠持續產生熱量,如果不將多餘的熱量輻射出去,會對設備造成一定的破壞。

對核電池有了初步的瞭解,我們再回到文章最開始的的問題:核電池真的能夠實現一萬年的續航嗎?很遺憾,這其實是個遙不可及的幻想。

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核電池的“燃料”鈈-238是一種放射性同位素,它的半衰期大約為87.7年,這也就意味着,只要是以鈈-238為“燃料”的核電池,87.7年後都會有一半的鈈-238變成鈾-234,而再過87.7年後又會有一半的鈈-238變成鈾-234。

雖然屆時它可能還在發熱,但是卻已經無法產生供人類使用的電流強度,也就是説它此時已經屬於“廢品”了。

從這個角度來看,所用的航天器上攜帶的核電池其實大約只夠用100年左右,不過這也夠了,因為絕大部分傳感器的零件根本沒有100年的使用壽命。

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當然了,雖然核能電池沒有一萬年的誇張續航時間,但它依然是人類能夠製造出來的壽命最長的電池。

總的來説,核電池發電原理和核發電有着本質區別,因為它並不是利用核裂變或核聚變的熱能發電,而是利用同位素衰變產生的熱能進行發電。而它也沒有幾千或一萬年的使用時間,最多也就100多年。

而因為核電池存在一定的危險,再加上造價成本過高,所以在可預見的未來,它只會在航天領域得到應用,幾乎不可能被民用,所以希望手機或汽車上用到核電池的朋友可能要失望了。

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