0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

核电池的优点非常多,但是一样有缺点,这是一把双刃剑

牵手一起梦 来源:电子工程技术 作者:电子工程技术 2020-06-04 16:41 次阅读

生活中,我们常常被蓄电池的电量不足弄的相当尴尬。在这时候,经常会感慨如果电池能一次用上百年是多么令人省心和愉快啊。

其实,我们人类真的有这种终极形态的电池-核电池。并且在60年代就获得了长足的发展,在航天,医学,军事上的应用非常广泛。

获取核能有三种形式:核裂变,核聚变,核衰变。原子弹是裂变,氢弹是聚变。原子通过分裂或聚合的反应方式释放能量,都是惊天动地,山崩地裂。

而核衰变,是放射性原子持续向外自发释放能量的过程。过程温和,功率相对于核反应,忽略不计。目前人类使用的核电池即是核衰变电池。也是初代核电池。

未来科技发展,二代核电池也将和电影“终极者”T800引爆的核电池,“钢铁侠”胸口的核聚变电池一样,成为一个微型核反应堆,为使用者提供着巨大而源源不绝的能量。

放射性同位素在衰变过程中,会持续不断的放出具有热能的射线。利用半导体换能器将热能转换为电能的装置即为核电池。以原子自然衰变释放的能量为动力。

一般核电池外观与普通化学电池相近,为圆柱形。在圆柱的中心密封有放射性同位素源,外面包裹着半导体换能器。换能器的外层为防辐射屏蔽层,最外层是金属筒形的外壳。

核电池按放射性元素的不同可分为高电压型和低电压型。高电压型应用在航天与军事用途上。低电压型体积可以制造的很小,通常在医学领域应用。

美国近年研发的微型核电池,大小可以控制在一元硬币大小。但是电力是普通化学电池的100万倍。这类电池的研制成功,对微型机器人,微型机电系统和系统集成化,多功能化有着极其广阔的应用前景。

应用场合:

医学医用核电池大小通常是直径9毫米,长度13毫米的圆柱形电池状,重量一般在40-100多克。世界上已经有数以万计的心脏病患者植入了核电池驱动的心脏起搏器。给予了他们第二次生命,使用寿命在15年。

如果更换为相同功率和寿命的化学电池,那么和人体的体重一样重。化学电池植入体内的患者需要频繁进行开胸手术来更换,这无疑是冒着生命危险承受巨大的痛苦。

航天对太空飞行器而言,重量和性能的要求极其苛刻。核电池因为充足的能量超长的寿命,不受外界环境的温度,压力,化学反应,电磁反应等影响持续释放能量的特性,而拥有化学电池不可比拟的优势,只要空间存在,就可以工作的能力,简直是太空飞行的最佳电源。目前掌握核电池制造研发能力的国家是中美俄三国。

1959年,世界上第一颗核电池在美国诞生。重1.8公斤,280天内可以释放11.6度电量。之后核电池进入了飞速发展时期。

1961年,美国第一颗人造卫星“探险者一号”首次携带核电池进入外层空间工作。开始进行让卫星携带核电池进入外层空间工作的测试。

在之后的10年间,通过对“子午仪”号系列导航卫星,“林肯”号实验卫星以及“雨云”号系列气象卫星这些卫星使用核电池的数据进行分析改进后,1969年阿波罗11号登月飞船,携带了两颗使用钚-238作为放射性同位素的核电池登上了月球。

正是核电池的应用,太空无人探测器才具有了远离太阳,探索深空的可能。当太阳能电池不能获得足够太阳光的时候,只有核电池才能支持探测器继续工作。

之后的“海盗”,“先驱者”,“旅行者”等一系列探测器在核电池的支持下,才有了探测木星,土星,海王星等一系列远征。才能够让探测到的信息资料回传给地球,让我们得以看到这些遥远邻居的近貌。

尤其是“旅行者”一号,迄今为止远离地球211亿公里,飞行40年,已到达太阳系行星轨道之外,这是人类史上最远的飞行,核电池依然在履行职责,让人类知道了太阳风的边缘世界信息。

著名的“好奇”号火星车全核电池供电,已经取消了太阳能电池供电板。

苏联时期,在60-80年代,也发射了几十颗核电池卫星,用于海洋检测侦察使用。这些卫星是低轨卫星,组成了苏联著名的“神话”海天侦测系统。主要的任务就是在全球实时追踪定位美国的航母战斗群。需要不间断向地面发射坐标和图像信息,核电池加太阳能的组合可以很好的满足大功率长时间的工作。

在1982年英阿马岛战争期间,苏联通过“神话”掌控了英国舰队的动向,联络阿根廷政府希望提供情报,结果被阿根廷拒绝。好吧,阿根廷不相信眼泪。

中国的航天同位素核电池由中国原子能科学研究院在2006年研制成功。“嫦娥”探测器登月,即使用了核电池。

月球白天黑夜的交替是14天一次,月球白昼温度127摄氏度。黑夜温度骤降至零下190摄氏度,300度的温差,如此寒冷的温度,“玉兔”月球车上的所有仪器都会被冻坏。如此低温,无论是锂电池,还是氢电池或者铝电池,全都不能正常工作。黑暗中的月球车和嫦娥探测器就依靠核电池的能量保持温度和地面的通讯。等待着白昼的来临。

核电池的优点非常多,但是一样有缺点。作为目前使用的初代核电池,受限于热能转换材料的性能,只有10%-20%的热能被利用。其余的能量被浪费无法转换。受限于热能转换率,电流有限,如果要提供足够的功率,大体积随即会产生高辐射。使用的钚等元素的毒性,也极强烈,这是一把双刃剑,只有等待将来了。

随着科技和材料性能的提升,在进一步提高热能转化率和更换放射性同位素之后,将来的应用领域将更加广泛,包括地球上的极地,海岛,高山,沙漠,深海等自然环境恶劣,交通不便的地方,都会是它大显身手之地。

但是,在民用领域,核电池的推广和普及有极大的难度。首先是价格问题。电池原料使用的钚,钋等都很难获得,有些甚至需要在核裂变乏材料中提取。价格注定非常昂贵。

最大的障碍还不是价格,泛民用还会引发核安全问题。收集储存电池芯,将会很容易制造出一颗脏弹,每个人都将具有摧毁社会的能力。被特殊组织利用,将会是一场接一场的人祸。

其次是安全性问题。美苏都发生过电池破裂烧毁丢失的事故。虽然现在的核电池已经做的极度安全,但是一旦出现破裂摔坏,内部的放射性元素会直接暴露在空气中。这会引起民众极大的担忧。

1997年美国太空总署发射“卡西尼”土星探测器的时候,就发生过民众抗议事件。担心发射失败电池会造成环境污染。

虽然核衰变电池不会爆炸,只是缓慢释放能量而不发生反应,不用担心成为微型原子弹,但是辐射,一样让绝大多数普通民众谈核色变。

当下,我们只有在专业领域,看它大放异彩了。特别是充满了幻想和未知的太空,这是核电池的应用海洋。

责任编辑:dhj

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 半导体
    +关注

    关注

    334

    文章

    26998

    浏览量

    216237
  • 核电池
    +关注

    关注

    0

    文章

    26

    浏览量

    13960
  • 辐射
    +关注

    关注

    1

    文章

    595

    浏览量

    36304
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    每次Vivado编译的结果都一样

    很多FPGA工程师都有这种困惑,Vivado每次编译的结果都一样吗? 在AMD官网上,有这样个帖子: Are Vivado results repeatable for identical
    的头像 发表于 11-11 11:23 187次阅读
    每次Vivado编译的结果都<b class='flag-5'>一样</b>吗

    TAS5711做2.1模式,测出来的左右声道的占空比 ,出来两者是不一样的,为什么?

    影响到了, 我将BPTL 的EQ去掉后,左右声道输出的波形也是正常的。所以应该是EQ的配置上有问题。 1. 这是否是 芯片本身有缺陷,左右就有点不一样呢? 但是不加EQ的时候是没
    发表于 10-23 07:48

    OPA552和OPA551的输出电流是一样的吗?

    我看手册OPA552和OPA551的输出电流应该是一样的,但是我用OPA552正向放大VCC=30V,VEE=GND,接上150欧姆的电阻能输出200ma的电流,但是换成OPA551的话,接法都是
    发表于 08-27 07:42

    深圳特信电子 4G5G手机信号屏蔽器:科技双刃剑,打造无干扰空间

    深圳特信电子|4G5G手机信号屏蔽器:科技双刃剑,打造无干扰空间
    的头像 发表于 08-06 09:06 289次阅读

    锰芯磁环电感尺寸一样性能也一样

    电子发烧友网站提供《锰芯磁环电感尺寸一样性能也一样吗.docx》资料免费下载
    发表于 06-03 14:52 0次下载

    软包电池优点缺点

    软包电池,也称为聚合物锂离子电池或铝塑膜电池,是种常见的电池封装形式,具有系列
    的头像 发表于 05-07 10:32 2999次阅读

    手机信号屏蔽器:隐私保护与通信安全的双刃剑

    深圳特信电子|手机信号屏蔽器:隐私保护与通信安全的双刃剑
    的头像 发表于 04-15 08:39 428次阅读

    电感量一样都可以代换吗

    。 有的人觉得电感量一样就可以替换,有人觉得不可以。严格来说,感量相同的电感不定能够替换的。电感虽然只是电路中非常小的个电子元器件,但它对整个电路的稳定运行至关重要。为什么说电感量
    的头像 发表于 01-17 09:49 470次阅读

    铅酸蓄电池和UPS锂电池充电方式一样吗?

    铅酸蓄电池和UPS锂电池充电方式一样吗? 铅酸蓄电池和UPS锂电池是两种常见的储能设备,它们在充电方式上存在
    的头像 发表于 01-11 13:59 711次阅读

    锂离子电池热失控过程,不同锂电池热失控反应一样吗?

    锂离子电池热失控过程,不同锂电池热失控反应一样吗? 锂离子电池种主要用于储存和提供电能的设备,而它在功能性能和安全性方面受到了广泛关注。
    的头像 发表于 01-10 15:16 587次阅读

    介绍计算芯片领域的两位主角—ASIC和FPGA

    上篇提到,GPU的并行算力能力很强,但是它也有缺点,就是功耗高,体积大,价格贵。
    的头像 发表于 01-05 10:10 1125次阅读
    介绍计算芯片领域的两位主角—ASIC和FPGA

    感应加热技术有没有缺点?所有的工件都可以用电磁感应加热设备吗?

    感应加热技术有没有缺点?所有的工件都可以用电磁感应加热设备吗
    的头像 发表于 12-19 14:17 824次阅读

    SSD硬盘的优点缺点

    SSD硬盘的优点缺点  SSD(固态硬盘)是种基于闪存存储器来存储数据的存储设备,与传统的机械硬盘(HDD)相比,SSD具有明显的优势和缺点
    的头像 发表于 12-11 11:32 1502次阅读

    钽电容的优点缺点

    钽电容的优点缺点 钽电容是种电子元件,它具有许多优点缺点。在这篇文章中,我们将详细介绍钽电容的优点
    的头像 发表于 12-08 11:35 2679次阅读

    大宽服务器:你的数据真的安全吗?

      在这个信息爆炸的时代,"大宽服务器"这个词已经成为了我们生活中不可或缺的部分。它像一把双刃剑,既带来了便利,也带来了困扰。那么,大宽服务器究竟是什么?它是科技的新篇章,还是隐私的新威胁?
    的头像 发表于 12-01 10:31 258次阅读