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  近日,北京贝塔伏特新能科技有限公司研制出一种微型核动力电池,体积比硬币还小,却能提供100微瓦的功率和3伏的电压,并连续使用50年,以满足多种长续航应用场景的需求。一石激起千层浪,网友很快展开联想:以后电车都不用锂电池,改用核电池;手机不用充电,买来就能连续用上50年……

  如此神奇,核动力电池到底是“何方神圣”?四川作为核工业大省,目前就有院所在研究核动力电池,记者为此采访了相关专家。

  核动力电池,顾名思义,是一种将核能转换为电能的电池。核能通常包含裂变能、聚变能以及衰变能三种能量形式。其中,原子弹、核电站的能量来源是裂变能,被称为终极能源的“人造太阳”则依靠核聚变反应释放能量。

  “核动力电池其实是以同位素衰变,释放出的能量来作为能量来源。”中国核动力研究设计院基础研究部一所分部相关负责人介绍,不同的易衰变同位素,衰变形式不同,比如有α衰变、β衰变。衰变中,α衰变可通过产生的热量建立温度场,通过温差效应发电;β粒子打到半导体内产生电流,也就把核能转化为粒子的动能,动能再转化为电能。“为了把电能储存起来,核动力电池里还是有个正常电池,作为端口,来接收核反应产生的电能。”

  需要注意的是,由于同位素释放的能量和衰变周期不同,导致核电池的功率等级不同电脑翻墙后无法上网,使用时长也有差异,通常选择半衰期在数十年的同位素制备核电池。目前,高功率的核电池有钚-238,功率达到百瓦级,低功率有镍-63,为微瓦级。但是,核电池的核反应是一直在进行的,因此功率不管高低,都可以可靠稳定使用数十年。

  电量如此持久,那成本如何?“目前成本很高。”上述相关负责人说,这是因为需要通过反应堆辐照或者乏燃料提取,才能获得满足制备电池丰度的同位素,整个过程流程长、效率较低、难度大,成本自然就上去了。

  实际应用情况如何?放眼全球,核动力电池凭借长寿命、环境适应性强、无需维护等优点,当前在空间探测、海洋探索、生命医疗等领域已有广泛应用。

  例如,在航空航天领域,我国研制的Pu-238核动力电池于2018年被应用于“嫦娥四号”探月工程中,用来给“玉兔号”供电;美国自1961年起已成功将40余个核动力电池应用在空间探测中,其中包括著名的阿波罗号、先驱者号、旅行者号、伽利略号、尤利西斯号等。在生命医疗领域,核动力电池也被用于心脏起搏器中,能极大减少患者因更换电池进行手术的痛苦。

  就目前来说,考虑到安全因素和使用必要性,核动力电池距离商用还比较遥远。此前,美国City Labs公司推出了以氚为核源的核动力电池,但并未得到大规模商用,主要原因就在于成本昂贵,一块氚电池售价超过了5000美元。

  不过,业内人士指出,随着未来对核能开发的日益成熟和相关技术发展,核动力电池市场规模逐步扩大,成本有望大幅下降,应用空间也将得到极大拓展。

  为此,他们大胆畅想将来——就出行来说,搭载“核动力电池充电宝”的电动汽车或许将彻底做到免充电使用,完美解决电动汽车的能源补给问题,极大提升电动汽车的使用便利度;

  就居住而言,要是未来人类移民到火星生活,那里没有地球上便利的发电厂供电时,人类不仅可以用核动力电池发电供日常使用,它自身发出的热量还可以用于夜间供暖。“还可根据需要将它直接搬到火星车上,成为‘永动机’,扩大火星移民的活动范围。”

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