什么是终极形态的核电池?生活中,我们常常被蓄电池的电量不足弄的相当尴尬。在这时候,经常会感慨如果电池能一次用上百年是多么令人省心和愉快啊。其实,我们人类真的有这种终极形态的电池 - 核电池。并且在 60 年代就获得了长足的发展,在航天,医学,军事上的应用非常广泛。
获取核能有三种形式:核裂变,核聚变,核衰变。原子弹是裂变,氢弹是聚变。原子通过分裂或聚合的反应方式释放能量,都是惊天动地,山崩地裂。而核衰变,是放射性原子持续向外自发释放能量的过程。过程温和,功率相对于核反应,忽略不计。目前人类使用的核电池即是核衰变电池。也是初代核电池。
未来科技发展,BAV99W二代核电池也将和电影“终极者”T八百 引爆的核电池,“钢铁侠”胸口的核聚变电池一样,成为一个微型核反应堆,为使用者提供着巨大而源源不绝的能量。
放射性同位素在衰变过程中,会持续不断的放出具有热能的射线。利用半导体换能器将热能转换为电能的装置即为核电池。以原子自然衰变释放的能量为动力。
一般核电池外观与普通化学电池相近,为圆柱形。在圆柱的中心密封有放射性同位素源,外面包裹着半导体换能器。换能器的外层为防辐射屏蔽层,最外层是金属筒形的外壳。
核电池按放射性元素的不同可分为高电压型和低电压型。高电压型应用在航天与军事用途上。低电压型体积可以制造的很小,通常在医学领域应用。
美国近年研发的微型核电池,大小可以控制在一元硬币大小。但是电力是普通化学电池的 一百万倍。这类电池的研制成功,对微型机器人,微型机电系统和系统集成化,多功能化有着极其广阔的应用前景。
应用场合:
医学医用核电池大小通常是直径 9 毫米,长度 13 毫米的圆柱形电池状,重量一般在 40-100 多克。世界上已经有数以万计的心脏病患者植入了核电池驱动的心脏起搏器。给予了他们第二次生命,使用寿命在 15 年。
如果更换为相同功率和寿命的化学电池,那么和人体的体重一样重。化学电池植入体内的患者需要频繁进行开胸手术来更换,这无疑是冒着生命危险承受巨大的痛苦。
航天对太空飞行器而言,重量和性能的要求极其苛刻。核电池因为充足的能量超长的寿命,不受外界环境的温度,压力,化学反应,电磁反应等影响持续释放能量的特性,而拥有化学电池不可比拟的优势,只要空间存在,就可以工作的能力,简直是太空飞行的最佳电源。目前掌握核电池制造研发能力的国家是中美俄三国。
1959 年,世界上第一颗核电池在美国诞生。重 1.8 公斤,两百八十天内可以释放 11.6 度电量。之后核电池进入了飞速发展时期。
1961 年,美国第一颗人造卫星“探险者一号”首次携带核电池进入外层空间工作。开始进行让卫星携带核电池进入外层空间工作的测试。
在之后的 10 年间,通过对“子午仪”号系列导航卫星,“林肯”号实验卫星以及“雨云”号系列气象卫星这些卫星使用核电池的数据进行分析改进后,1969 年阿波罗 11 号登月飞船,携带了两颗使用钚 -238 作为放射性同位素的核电池登上了月球。
正是核电池的应用,太空无人探测器才具有了远离太阳,探索深空的可能。当太阳能电池不能获得足够太阳光的时候,只有核电池才能支持探测器继续工作。
之后的“海盗”,“先驱者”,“旅行者”等一系列探测器在核电池的支持下,才有了探测木星,土星,海王星等一系列远征。才能够让探测到的信息和资料回传给地球,让我们得以看到这些遥远邻居的近貌。
尤其是“旅行者”一号,迄今为止远离地球 211 亿公里,飞行 40 年,已到达太阳系行星轨道之外,这是人类史上最远的飞行,核电池依然在履行职责,让人类知道了太阳风的边缘世界信息。
著名的“好奇”号火星车全核电池供电,已经取消了太阳能电池供电板。
苏联时期,在 60-80 年代,也发射了几十颗核电池卫星,用于海洋检测侦察使用。这些卫星是低轨卫星,组成了苏联著名的“神话”海天侦测系统。主要的任务就是在全球实时追踪定位美国的航母战斗群。需要不间断向地面发射坐标和图像信息,核电池加太阳能的组合可以很好的满足大功率长时间的工作。
在 1982 年英阿马岛战争期间,苏联通过“神话”掌控了英国舰队的动向,联络阿根廷政府希望提供情报,结果被阿根廷拒绝。好吧,阿根廷不相信眼泪。