核材料通常有三种发热方式:核裂变、核聚变和核衰变 。
世界各国的核电站、核航母、核潜艇的关键动力,甚至 *** 均是核裂变 。
太阳、氢弹则是核聚变,现在世界各国的核科学家们也正日夜不停地在攻关可控核聚变 。
而核动力电池则是核衰变,即放射性元素在进行衰变时也会产生巨大热量,此时如果配以热电材料,就能够将这些热能有效转化为电能 。
核动力电池还有一个更加专业的名称:放射性同位素热电发电机,又叫“放射性同位素电池”,简称RTG 。
核动力电池是全球最前沿的科技之一,在航天器电源、心脏起搏器电源和一些特殊军事用途上,核动力电池已经开始成功运用 。
我们今天说的“无限能源”的核动力电池,就是通过原子核的放射衰变来获取电能 。
当然,核动力电池在航天领域的应用比较多,比如嫦娥三号、嫦娥四号和玉兔二号上就有同位素电池,可以给月球探测器供热,在漫长寒冷的月夜保持其核心温度 。再过几年,我国将发射的中国版的“旅行者一号”和“旅行者二号”,也将配备同位素核动力电池 。
不过,同位素核动力电池的问题是价格更高,要做出大功率的就更昂贵了 。
目前,航天器使用的空间电源主要有三类:化学电池、太阳能电池和核动力电池 。相比较而言,面对核动力电池的天然优势,化学电池和太阳能电池就像是一只蚂蚁站在大象面前那么缈小 。因为同位素衰变时所释放的能量大小和释放速度,对外界环境如阳光、温度、化学反应、压力、电磁场等等未知影响全部“免疫” 。
例如美国“毅力”号火星车的同位素核动电池,一枚就价值7000万美元,贵得连我们的“祝融”号火星车都舍不得使用 。
2012年8月6日,重达1吨的美国“好奇号”火星探测器在火星表面上徐徐着陆 。细心的人们从电视画面中发现,“好奇号”和它的两个前辈“勇气号”和“机遇号”长得有些不一样,它的身侧少长了两根长长的“翅膀”——太阳能电池板 。取而代之的是一台重约45公斤、发电功率为140瓦的核动力电池 。
“好奇号”这块核动力电池由两部分组成:装有钚-238二氧化物的热源和一组固体热电偶 。固体热电偶是一种半导体,可以把钚-238核衰变所产生的热能转化为电能 。
空间核动力包括空间核电源和核推进,用来给航天器提供电能和推进动力 。空间核动力是军民两用的硬核科技,可以满足通信卫星、军用卫星、空间站、空间运输、空间武器、空间作战平台、深空探测、外星基地等对电能和推进动力的持续供给 。
依照我国的核工业技术层级,“祝融”号火星车完全可以和“好奇”号、“毅力”号一样,使用同位素核动力电池,但为了控制成本,节约有限的航天资金,我国航天研发人员几经犹豫,最终还是选择了传统且廉价的太阳能电池板 。
因为同位素核动力电池还有一个重大缺陷,即能量转换效率并不太高 。
要知道,核动力电池的技术“门槛”可不是一般的高 。它是科技的魔鬼还是天使?中国核科学家一直在苦苦探索 。
目前,空间核动力利用的主要是核反应堆产生的裂变能和放射性同位素的衰变能 。根据不同的任务需求、通过不同的方式,空间核动力装置可以把核能转变成电能和推进动力 。
“钚-238是可以做核电池的 。”辐射防护和环境保护专家、中国工程院院士潘自强曾经明确指出 。
但同位素核电池是有一定辐射的,特别是采用钚-238材料的 。虽然钚-238衰变的时候,释放的粒子比较大,速度也不快,号称用一张纸都能挡住它 。可一旦泄露,也是致命的,因为钚-238属于高放射性物质 。所以现在使用同位素电池的都是无人航天器,像载人飞船、空间站,都在使用传统的太阳能电池板 。
推荐阅读
- 手工卡纸球体怎么做
- b超只感觉一点尿意怎么办
- iphone XR和iphone XS照相的画质一不一样?你怎么看这两款手机?
- 微信真的到了要淘汰的时间吗?
- ai设计深圳发展银行LOGO矢量图
- 四川中医药高专附属医院 四川中医药高专二期工程
- 湖北2020高考一分一段表物理 湖北2020高考一分一段表理科
- 小学生爱国诗歌朗诵简短小学生爱国诗歌朗诵稿
- 双手攀足固肾腰要做多少次