放射性同位素電池

放射性同位素電池的熱源是放射性同位素。它們在蛻變過程中會不斷以具有熱能的射線的形式，向外放出比一般物質(zhì)大得多的能量。

這種很大的能量有兩個特點(diǎn)。一是蛻變時放出的能量大小、速度，不受外界環(huán)境中的溫度、化學(xué)反應(yīng)、壓力、電磁場的影響，因此，核電池以抗干擾性強(qiáng)和工作準(zhǔn)確可靠而著稱。另一個特點(diǎn)是蛻變時間很長，這決定了放射性同位素電池可長期使用。放射性同位素電池采用的放射性同位素來主要有鍶－90（Sr－90，半衰期為28年）、钚－238（Pu－238，半衰期89.6年）、釙－210（Po-210半衰期為138.4天）等長半衰期的同位素。將它制成圓柱形電池。燃料放在電池中心，周圍用熱電元件包覆，放射性同位素發(fā)射高能量的α射線，在熱電元件中將熱量轉(zhuǎn)化成電流。

放射性同位素電池的核心是換能器，常用的換能器叫靜態(tài)熱電換能器，它利用熱電偶的原理在不同的金屬中產(chǎn)生電位差，從而發(fā)電。在外形上，放射性同位素電池雖有多種形狀，但最外部分都由合金制成，起保護(hù)電池和散熱的作用；次外層是輻射屏蔽層，防止輻射線泄漏出來；第三層就是換能器了，在這里熱能被轉(zhuǎn)換成電能；最后是電池的心臟部分，放射性同位素原子在這里不斷地發(fā)生蛻變并放出熱量。

放射性同位素電池在美、俄等國已實(shí)際應(yīng)用，用于航天器的能源供應(yīng)、海事活動及醫(yī)學(xué)等。

在深海里，太陽能電池根本派不上用場，燃料電池和其他化學(xué)電池的使用壽命又太短，所以只能使用放射性同位素電池。例如，現(xiàn)在已用它作海底潛艇導(dǎo)航信標(biāo)，能保證航標(biāo)每隔幾秒鐘閃光一次，幾十年內(nèi)可以不換電池。人們還將核電池用作水下監(jiān)聽器的電源，用來監(jiān)聽敵方潛水艇的活動。還有的將放射性同位素電池用作海底電纜的中繼站電源，它既能耐五六千米深海的高壓，又少花費(fèi)成本。

在醫(yī)學(xué)上，放射性同位素電池已用于心臟起搏器和人工心臟。它們的能源要求精細(xì)可靠，以便能放入患者胸腔內(nèi)長期使用。植入人體內(nèi)的微型放射性同位素電池以鉭鉑合金作外殼，內(nèi)裝150毫克钚238，整個電池只有160克重，體積僅18立方毫米。它可以連續(xù)使用10年以上。

1969 年7月21日，在使人類第一次成功地登上月球阿波羅11號飛船上，安裝了兩個放射性同位素裝置，其熱功率為15瓦，用的燃料為钚 －238。該裝置叫做ALRH（Apolo Lunar RI Heater）裝置，意思是阿波羅在月球上用的放射性同位素發(fā)熱器。

在后來發(fā)射的用于探索月面的阿波羅宇宙飛船 上，安裝的放射性同位素裝置全是SNAP－27A裝置。它用的燃料是钚－238，設(shè)計的電輸出功率為63.5瓦，整個裝置重量為31千克，設(shè)計壽命為一年。

與此同時，處于背陽的月面，其溫度會急劇下降好幾百度，從酷熱一下變成了嚴(yán)寒的世界。為了使衛(wèi)星上的地震儀 、磁場儀以及其它機(jī)械能正常工作，必須利用余熱進(jìn)行保溫。

在阿波羅12號飛船上首次裝載的放射性同位素電池——SNAP－27A裝置，其壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計時考慮的一年，并能連續(xù)供給70瓦以上的電力 。由于這一實(shí)驗(yàn)獲得成功，后來在1970年發(fā)射的阿波羅14號以及隨后的阿彼羅15號、16號、17號等飛船上都相繼安裝了SNAP－27A裝置。

2012年8月6日，降落火星的美國好奇號火星車就使用了這種“核電池”，他可以為好奇號持續(xù)供電14年。

放射性同位素電池簡稱同位素電池（Nuclear battery 或Atomic battery)，又被叫做放射性同位素溫差發(fā)電器或核電池，這種電池是由一些性能優(yōu)異的半導(dǎo)體材料（如碲化鉍、碲化鉛、鍺硅合金和硒族化合物等）串聯(lián)起來組成的。另外還得有一個合適的熱源和換能器，在熱源和換能器之間形成溫差才可發(fā)電。

放射性同位素電池是利用放射性同位素衰變過程釋放的熱能，通過熱電偶轉(zhuǎn)換成電能，具有尺寸小、重量輕、性能穩(wěn)定可靠、工作壽命長、環(huán)境耐受性好等特點(diǎn)，能為空間及各種特殊、惡劣環(huán)境條件下的高空、地面、海上和海底的自動觀察站或信號站等提供能源。

放射性同位素電池的熱源是放射性同位素。它們在蛻變過程中會不斷以具有熱能的射線的形式，向外放出比一般物質(zhì)大得多的能量。這種很大的能量有兩個令人喜愛的特點(diǎn)。一是蛻變時放出的能量大小、速度，不受外界環(huán)境中的溫度、化學(xué)反應(yīng)、壓力、電磁場的影響，因此，核電池以抗干擾性強(qiáng)和工作準(zhǔn)確可靠而著稱。另一個特點(diǎn)是蛻變時間很長，這決定了放射性同位素電池可長期使用。放射性同位素電池采用的放射性同位素來主要有鍶-90(Sr-90，半衰期為28年)、钚-238(Pu-238，半衰期 89.6年)、釙-210(Po-210半衰期為138.4天)等長半衰期的同位素。將它制成圓柱形電池。燃料放在電池中心，周圍用熱電元件包覆，放射性同位素發(fā)射高能量的α射線，在熱電元件中將熱量轉(zhuǎn)化成電流。

放射性同位素電池的核心是換能器。目前常用的換能器叫靜態(tài)熱電換能器，它利用熱電偶的原理在不同的金屬中產(chǎn)生電位差，從而發(fā)電。它的優(yōu)點(diǎn)是可以做得很小，只是效率頗低，熱利用率只有10%~20%，大部分熱能被浪費(fèi)掉。 在外形上，放射性同位素電池雖有多種形狀，但最外部分都由合金制成，起保護(hù)電池和散熱的作用;次外層是輻射屏蔽層，防止輻射線泄漏出來;第三層就是換能器了，在這里熱能被轉(zhuǎn)換成電能;最后是電池的心臟部分，放射性同位素原子在這里不斷地發(fā)生蛻變并放出熱量。

第一個放射性同位素電池是在1959年1月16日由美國人制成的，它重1800克，在280天內(nèi)可發(fā)出11.6度電。在此之后，核電池的發(fā)展頗快。

1961年美國發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星"探險者1號"，上面的無線電發(fā)報機(jī)就是由核電池供電的。1976年，美國的"海盜1號"、"海盜2號"兩艘宇宙飛船先后在火星上著陸，在短短5個月中得到的火星情況，比以往人類歷史上所積累的全部情況還要多，它們的工作電源也是放射性同位素電池。因?yàn)榛鹦潜砻鏈囟鹊臅円共畛^100℃，如此巨大的溫差，一般化學(xué)電池是無法工作的。

大海的深處，也是放射性同位素電池的用武之地。在深海里，太陽能電池根本派不上用場，燃料電池和其他化學(xué)電池的使用壽命又太短，所以只得派核電池去了。例如，現(xiàn)在已用它作海底潛艇導(dǎo)航信標(biāo)，能保證航標(biāo)每隔幾秒鐘閃光一次，幾十年內(nèi)可以不換電池。人們還將核電池用作水下監(jiān)聽器的電源，用來監(jiān)聽敵方潛水艇的活動。還有的將核電池用作海底電纜的中繼站電源，它既能耐五六千米深海的高壓，安全可靠地工作，又少花費(fèi)成本，令人十分稱心。

在醫(yī)學(xué)上，放射性同位素電池已用于心臟起搏器和人工心臟。它們的能源要求精細(xì)可靠，以便能放入患者胸腔內(nèi)長期使用。以前在無法解決能源問題時，人們只能把能源放在體外，但連結(jié)體外到體內(nèi)的管線卻成了重要的感染渠道，很是使人頭疼?，F(xiàn)在可好了，眼下植入人體內(nèi)的微型核電池以鉭鉑合金作外殼，內(nèi)裝150毫克钚238，整個電池只有 160克重，體積僅 18立方厘米。它可以連續(xù)使用10年以上。