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“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相

发布日期:2025-07-14  浏览次数:

  在这样的情况下,人们开始把目光投向了“核电池”,想象着手机也能用上。或许在很多人看来,“核电池”所产生的电能几乎是无穷无尽的,甚至有人声称它的电池寿命可达10000年。但事实真的如此吗?

  要知道这个问题的答案,首先要了解什么是“核电池”。核电池的真名是“radioisotopethermoelectricgenerator”,英文缩写为“RTG”。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图1)

  其实光看中文名字就可以大致知道核电池的工作原理,就是利用放射性元素衰变产生的热量来发电。

  大多数核电池都需要一种叫做“钚”[bù]的放射性元素,它是非常危险的,因为它是原子弹所需的主要物质。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图2)

  不过,核电池中的钚和核武器中的钚还是有区别的。核电池中的钚是钚238,它比原子弹中的钚239少一个中子,大大降低了它的危险性。至少不会发生剧烈的爆炸,只是慢慢衰变成铀234。

  核电池中的钚238在衰变过程中会产生α粒子,这些粒子的动能会转化为热能,使钚238变得异常炽热。但是这个衰变过程并没有释放电子,那它是怎么发电的呢?

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图3)

  有必要提一个概念——热电效应,即在某些特殊情况下,一定程度的温差可以产生电流,而核电池就是利用这种效应来发电的。

  到目前为止,核电池主要用于太空探索。虽然它在几十年前首次推出,但有人试图将它安装在心脏起搏器上,但这个想法最终被放弃了。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图4)

  因为装有装有核电池的心脏起搏器的人一旦不慎火化,会对周围的环境和生物体造成污染。这种污染处理起来非常麻烦,所以最后实际生产出来的核起搏器大概只有100多颗。

  冷战时期,美国宇航局和前苏联使用了大量的核电池作为动力探测器,不是因为它能持续“一万年”,而是因为它不受阳光的影响,从而能够长期持续稳定供电。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图5)

  其实说到太空探测器,我们很容易想到太阳能电池,因为外太空没有大气层的阻挡,阳光的强度远高于地球,这使得太阳能成为一种几乎取之不尽、用之不竭的能源能量源。

  但是太阳能之所以没有被大规模利用,是因为太阳能有一个致命的缺陷:采光。当探测器背对太阳或离太阳太远时,太阳能电池几乎等同于报废,但核能不存在这样的问题。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图6)

  1977年,为了观测和探索太阳系其他几颗行星,也为了在宇宙深PG中国电子技术有限公司处留下人类存在的证据,NASA先后发射了航海者一号和航海者二号。因为这两个它们飞离太阳,离太阳越来越远,科学家们在它们身上安装了3块核电池。由于同位素衰变产生的高温,为了不影响两个探测器的正常工作,科学家们在其中一个悬臂上安装了三个核电池。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图7)

  其实不仅航海者号配备了核电池,一些知名的探测器也配备了核电池,比如好奇号火星探测器、先驱者10号、先驱者11号等。

  甚至在阿波罗计划中,很多地方都使用了核电池,例如用于测量月震的仪器,用于测量月球表面磁力的仪器等。为了给这些设备供电,NASA设计了一个专用核电池。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图8)

  从下图可以看到,阿波罗12号上的宇航员正在取出核电池,准备放入地面的散热器中。因为核电池会不断产生热量,如果多余的热量没有散发出去,会对设备造成一定的损害。

  有了对核电池的初步了解,让我们回到文章最初的问题:核电池真的能达到一万年的续航吗?不幸的是,这实际上是一个牵强附会的幻想。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图9)

  Plutonium-238是核电池的“燃料”,是一种放射性同位素。它的半衰期约为87.7年,也就是说核电池只要使用钚238作为“燃料”,87.7年后就会死掉。又过了87.7年,一半的钚238变成了铀234,另一半的钚238变成了铀234。

  虽然那时它可能还在发热,但是已经不能产生人类使用的电流强度了,也就是说这时候它已经是一个“废品”了。

  从这一点来看,所使用的航天器搭载的核电池其实只够用100年左右,但这已经足够了,因为大部分传感器部件根本没有100年的使用寿命。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图10)

  当然,核能电池虽然没有1万年的夸张电池寿命,但它仍然是人类能够制造的寿命最长的电池。

  总的来说,核电池发电的原理与核能发电有着根本的区别,因为它不是利用核裂变或核聚变的热能来发电,而是利用同位素衰变产生的热能来发电电。而且几千年、万年都没有用过,顶多一百多年。

“核电池”真能续航一万年?从它的工作原理中你可以了解真相(图2)

  而且因为核电池的危险性,再加上造价高,在可预见的未来,只能用于航天领域,民用几乎不可能,所以希望可以用在手机或汽车上的核电池朋友可能要失望了。

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