不充電也能續(xù)航百年？太空中的核電池是何原理，為何不能民用？

當(dāng)我們還在天馬行空想著如果自己的手機(jī)可以盡情地在網(wǎng)上沖浪，不用考慮充電這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，不用充電也能續(xù)航百年的核電池已經(jīng)被科學(xué)家們發(fā)明了出來(lái)，并且運(yùn)用在航天領(lǐng)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(fā)電器，又稱(chēng)原子能電池。核電池與核電站的發(fā)電原理不同，核電站得比較復(fù)雜，先將核能轉(zhuǎn)為內(nèi)能，接著由內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再由機(jī)械能轉(zhuǎn)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(yōu)異的半導(dǎo)體材料串聯(lián)組成起來(lái)的，除此之外，核電池要發(fā)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(lái)達(dá)到發(fā)電的效果。

核電池用的是衰變?cè)?，核電池的種類(lèi)多種多樣，以目前航天器核電池常用的“燃料”钚-238來(lái)說(shuō)，在它衰變過(guò)程中，它會(huì)產(chǎn)生一個(gè)α粒子，而這個(gè)α粒子會(huì)因?yàn)槭茏铚p慢速度，從而放出熱量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)算，在衰變過(guò)程中，钚-238的功率密度是0.41w/g，而半衰期竟可高達(dá)87.7年。而我們先前提到的半導(dǎo)體材料，它可以讓钚-238在衰變過(guò)程中產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)化成電能，主要是將兩個(gè)不同半導(dǎo)體元件串聯(lián)成電池的兩極，如此一來(lái)，利用溫差，熱能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，而這個(gè)過(guò)程也不停的在發(fā)電，我們管這種現(xiàn)象為溫差電動(dòng)勢(shì)。放射性同位素和溫差不斷組成就形成了核電池。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，核電池的原理是將熱量轉(zhuǎn)化為電能。

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

核電池的壽命要比太陽(yáng)能電池板的壽命要長(zhǎng)很多，所以在航天領(lǐng)域，大部分都是使用核電池，比如在2012年時(shí)，美國(guó)就是在火星探測(cè)器“好奇號(hào)”用了45斤的核電池，就連目前新型的火星漫游車(chē)“毅力號(hào)”也是用了好“好奇號(hào)”相似的核電池，其實(shí)不光是航天領(lǐng)域，醫(yī)療領(lǐng)域也在運(yùn)用核電池，比如心臟起搏器，它可以在人體內(nèi)工作十年之久，所以對(duì)患者來(lái)說(shuō)，不僅沒(méi)有放置的負(fù)擔(dān)，也免去了因時(shí)間的問(wèn)題繼續(xù)動(dòng)手術(shù)，但是因?yàn)楹穗姵赜龌饡?huì)釋放放射性污染，假設(shè)患者逝世后火化，核電池也跟著被火化，那后果很是危險(xiǎn)，因此后面這種核電池的心臟起搏器就被停產(chǎn)了。

很多人也會(huì)有這樣疑惑，既然核電池使用壽命長(zhǎng)，抗干擾性強(qiáng)，為什么不能民用？主要有兩個(gè)原因。一是如心臟起搏器被停用的原因一致，它的放射性沒(méi)有辦法得到解決，使用它和它帶來(lái)的污染在民用上不能達(dá)到平衡，或許在未來(lái)，科技的不斷發(fā)展能找到一個(gè)更好的解決辦法，但目前我們?nèi)圆荒芙鉀Q這個(gè)污染的問(wèn)題，而用在航天領(lǐng)域，它可以被國(guó)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(wàn)美金，而美國(guó)的探測(cè)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(gè)國(guó)家要承擔(dān)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(jià)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(lǐng)域得到超常發(fā)揮。