一塊電池可以連續(xù)使用50年
核動力電池到底是“何方神圣”?
近日,北京貝塔伏特新能科技有限公司研制出一種微型核動力電池,體積比硬幣還小,卻能提供100微瓦的功率和3伏的電壓,并連續(xù)使用50年,以滿足多種長續(xù)航應用場景的需求。一石激起千層浪,網友很快展開聯想:以后電車都不用鋰電池,改用核電池;手機不用充電,買來就能連續(xù)用上50年……
如此神奇,核動力電池到底是“何方神圣”?四川作為核工業(yè)大省,目前就有院所在研究核動力電池,記者為此采訪了相關專家。
核動力電池,顧名思義,是一種將核能轉換為電能的電池。核能通常包含裂變能、聚變能以及衰變能三種能量形式。其中,原子彈、核電站的能量來源是裂變能,被稱為終極能源的“人造太陽”則依靠核聚變反應釋放能量。
“核動力電池其實是以同位素衰變,釋放出的能量來作為能量來源?!敝袊藙恿ρ芯吭O計院基礎研究部一所分部相關負責人介紹,不同的易衰變同位素,衰變形式不同,比如有α衰變、β衰變。衰變中,α衰變可通過產生的熱量建立溫度場,通過溫差效應發(fā)電;β粒子打到半導體內產生電流,也就把核能轉化為粒子的動能,動能再轉化為電能?!盀榱税央娔軆Υ嫫饋?,核動力電池里還是有個正常電池,作為端口,來接收核反應產生的電能。”
需要注意的是,由于同位素釋放的能量和衰變周期不同,導致核電池的功率等級不同,使用時長也有差異,通常選擇半衰期在數十年的同位素制備核電池。目前,高功率的核電池有钚-238,功率達到百瓦級,低功率有鎳-63,為微瓦級。但是,核電池的核反應是一直在進行的,因此功率不管高低,都可以可靠穩(wěn)定使用數十年。
電量如此持久,那成本如何?“目前成本很高?!鄙鲜鱿嚓P負責人說,這是因為需要通過反應堆輻照或者乏燃料提取,才能獲得滿足制備電池豐度的同位素,整個過程流程長、效率較低、難度大,成本自然就上去了。
實際應用情況如何?放眼全球,核動力電池憑借長壽命、環(huán)境適應性強、無需維護等優(yōu)點,當前在空間探測、海洋探索、生命醫(yī)療等領域已有廣泛應用。
例如,在航空航天領域,我國研制的Pu-238核動力電池于2018年被應用于“嫦娥四號”探月工程中,用來給“玉兔號”供電;美國自1961年起已成功將40余個核動力電池應用在空間探測中,其中包括著名的阿波羅號、先驅者號、旅行者號、伽利略號、尤利西斯號等。在生命醫(yī)療領域,核動力電池也被用于心臟起搏器中,能極大減少患者因更換電池進行手術的痛苦。
就目前來說,考慮到安全因素和使用必要性,核動力電池距離商用還比較遙遠。此前,美國City Labs公司推出了以氚為核源的核動力電池,但并未得到大規(guī)模商用,主要原因就在于成本昂貴,一塊氚電池售價超過了5000美元。
不過,業(yè)內人士指出,隨著未來對核能開發(fā)的日益成熟和相關技術發(fā)展,核動力電池市場規(guī)模逐步擴大,成本有望大幅下降,應用空間也將得到極大拓展。
為此,他們大膽暢想將來——就出行來說,搭載“核動力電池充電寶”的電動汽車或許將徹底做到免充電使用,完美解決電動汽車的能源補給問題,極大提升電動汽車的使用便利度;
就居住而言,要是未來人類移民到火星生活,那里沒有地球上便利的發(fā)電廠供電時,人類不僅可以用核動力電池發(fā)電供日常使用,它自身發(fā)出的熱量還可以用于夜間供暖?!斑€可根據需要將它直接搬到火星車上,成為‘永動機’,擴大火星移民的活動范圍?!?/p>
□四川日報全媒體記者 寧寧
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