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不充電也能續航百年？太空中的核電池是何原理，為何不能民用？

2022-06-20

不充電也能續航百年？太空中的核電池是何原理，為何不能民用？

當我們還在天馬行空想著如果自己的手機可以盡情地在網上沖浪，不用考慮充電這個問題的時候，不用充電也能續航百年的核電池已經被科學家們發明了出來，并且運用在航天領域。那么這種核電池真的可以不用充電嗎？它的工作原理又是什么？

核電池叫做放射性同位素溫差發電器，又稱原子能電池。核電池與核電站的發電原理不同，核電站得比較復雜，先將核能轉為內能，接著由內能轉化成機械能，再由機械能轉化為電能。但核電池不用這么麻煩，核電池是把碲化鉍、碲化鉛等性能優異的半導體材料串聯組成起來的，除此之外，核電池要發電就要使其存在溫差，所以它還需要合適的熱源和換能器來達到發電的效果。

核電池用的是衰變原理，核電池的種類多種多樣，以目前航天器核電池常用的“燃料”钚-238來說，在它衰變過程中，它會產生一個α粒子，而這個α粒子會因為受阻減慢速度，從而放出熱量。根據實驗測算，在衰變過程中，钚-238的功率密度是0.41w/g，而半衰期竟可高達87.7年。而我們先前提到的半導體材料，它可以讓钚-238在衰變過程中產生的熱能轉化成電能，主要是將兩個不同半導體元件串聯成電池的兩極，如此一來，利用溫差，熱能會轉變為電能，而這個過程也不停的在發電，我們管這種現象為溫差電動勢。放射性同位素和溫差不斷組成就形成了核電池。簡單來說，核電池的原理是將熱量轉化為電能。

核電池不僅體積小，重量也輕，使用起來很是方便，重要的是使用壽命長。那核電池是否真的可以不用充電也可以用上百年呢？其實我們從它的原理也可以得知整個過程是在不斷地衰變，這也意味著在某一段時間后能量被耗盡，核電池也就變成了“廢品”，但是就目前來說，核電池在航天器中的壽命有幾十年甚至是上百年，足夠滿足人們對核電池的需求。

核電池的壽命要比太陽能電池板的壽命要長很多，所以在航天領域，大部分都是使用核電池，比如在2012年時，美國就是在火星探測器“好奇號”用了45斤的核電池，就連目前新型的火星漫游車“毅力號”也是用了好“好奇號”相似的核電池，其實不光是航天領域，醫療領域也在運用核電池，比如心臟起搏器，它可以在人體內工作十年之久，所以對患者來說，不僅沒有放置的負擔，也免去了因時間的問題繼續動手術，但是因為核電池遇火會釋放放射性污染，假設患者逝世后火化，核電池也跟著被火化，那后果很是危險，因此后面這種核電池的心臟起搏器就被停產了。

很多人也會有這樣疑惑，既然核電池使用壽命長，抗干擾性強，為什么不能民用？主要有兩個原因。一是如心臟起搏器被停用的原因一致，它的放射性沒有辦法得到解決，使用它和它帶來的污染在民用上不能達到平衡，或許在未來，科技的不斷發展能找到一個更好的解決辦法，但目前我們仍不能解決這個污染的問題，而用在航天領域，它可以被國家管控，也方便人們探索宇宙，是合適的；二是核電池的成本太高了。比如我們知道的钚-238，一斤的钚-238就要上千萬美金，而美國的探測儀要用45公斤的核電池，這需要一筆非常龐大資金支持，而一個國家要承擔這么高金額的核電池尚且都吃力，更何況是我們普通老百姓。所以核電池的成本價并不親民，因此在民用方面很難有所突破，只能在航天或者其他的軍事領域得到超常發揮。

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