�電池就是利用放射性同位素衰變放出載能粒子(如α粒�、β粒子和射線)的能量或由它們所引起的熱效應、光效應或電離作用等來產生電能的一種裝�,又稱為同位素電池�
核電池可以分割成三大部分�1、核反應��2、磁流體�(fā)��3、熱力循�(huán)系統(tǒng),再有一個附屬部分即防輻�、隔�,耐高溫、耐壓的材料的選擇�
1、核反應堆便是使鏈式反應能夠有控制地進行的裝�,也稱原子反應堆或反應堆。核反應堆分為兩大部分:反應堆和熱交換器�
反應堆主要由核燃料、減速劑、控制棒、載熱劑和保護層組成�
減速劑是在反應堆中用來降低中子速度的物質,使中子減速一般使用碰撞的方式�
控制棒是用來控制鏈式反應速率和功率大小的裝置,一般用能夠強烈吸收中子的物質來做的�
熱交換器又稱換熱�,是將存有核能轉化為內能的重水與外界進行傳遞的裝��
2 磁流體發(fā)�
磁流體是由強磁性離�,基液(也叫媒體)以及界面活性劑三者混合而成的一種穩(wěn)定的膠狀溶液�
磁流體發(fā)電是一種新型的高效�(fā)電方�,它把熱能轉化為機械能的過程,因此這種�(fā)電效率較�,可達到60%以上�
3 熱循�(huán)系統(tǒng)
熱循�(huán)系統(tǒng)是指�(fā)電管道從換熱器中出來,然后循�(huán)的發(fā)電管道再進入換熱器的部分,如果把核反應堆比作心臟,那么熱力循�(huán)系統(tǒng)便是血��
放射性同位素是核電池中的心臟部分,作為核電池的能量來源,同位素放射源都必須滿足以下條�: 半衰期長(以保證電池的長壽�)、功率密度高、放射性危險性小、容易加�、經(jīng)濟和易于屏蔽�?,F(xiàn)有的放射性同位素超過2500 多種,其中可用于核電池的核素有近十種� �90Sr�147Pm�238Pu�60Co�63Ni �??臻g應用中最為合適的是衰變中放出α粒子的放射性同位素,如238Pu �210Po,它們的外照射劑量低,所需屏蔽重量小,可以大大節(jié)省發(fā)射費�。目前美國在空間飛行器上均使�238Pu。在偏僻地區(qū)使用的核電池,可以選�90Sr 作為放射��90Sr �(jīng)濟易得, 它本身就是裂變堆的主要放射性廢物之一,可以從核電站的放射性廢物中提取� 僅全世界核電站每年產生的核廢料中就有5000kgSr,用它發(fā)電既是對核電站廢料中的放射性同位素的再利用,也是能源短缺時代的一個考慮�
核電池具有結構緊湊,運行可靠,不受周圍環(huán)境影�,能長期工作而無須看管等�(yōu)�,可廣泛應用于眾多領�,在生活和生產中�(fā)揮著日益顯著的作�,人們不必“談核色變��
航天領域的應�
宇宙航行對電源的要求非常�,除了功率必須滿足要求外,還要求體積�、重量輕和壽命長� 能經(jīng)受宇航中各種苛刻條件的考驗。盡管太陽能電池廣泛應用在人造地球衛(wèi)星上,但是當航天器運行到地球背面,或在月球上漫長的黑夜,或在向遠離太陽的其他星球飛行�,太陽能電池就顯得力不從�,強烈的宇宙射線的照射甚至可能使能量轉換元件失效。而核電池可以滿足各種航天器對電源的長期、安�、可靠供電的要求,被航天界普遍看好并廣泛應用�1961 年美國發(fā)射的顆人造衛(wèi)星“探險�1 號�� 上面的無線電�(fā)報機就是由核電池供電的�1976 �,美國的“海�1�、“海�2號”兩艘宇宙飛船先后在火星上著陸,人類在短�5個月中得到的火星情況比以往歷史上所積累的全部情況還要多,它們的工作電源也是核電�。由于火星表面溫度的晝夜差超�100℃,如此巨大的溫�,一般化學電池是無法工作的。據(jù)報道,我國自行研制的兩款月面巡視探測�(通稱月球�),也將利用根�(jù)同位素衰變原理發(fā)明的核電�。隨著人類航天活動的日益拓展,必然對空間電源提出新的需�,同位素電池成為航天技術進步的重要工��
�(yī)學領域的應用
�(yī)學上� 長壽命的核電池已�(jīng)廣泛應用于心臟起搏器,全世界已有成千上萬的心臟病患者植入了核電池驅動的心臟起搏�,挽救了他們的生命,使他們能夠重新享受人生。根�(jù)身體的活動情�,一臺心臟泵大約需�10~15瓦的電力,足以同一盞寫字臺熒光燈相比擬。以前在無法解決能源問題�,人們只能把能源放在體外,但連接體外到體內的管線卻成了重要的感染渠道?,F(xiàn)在植入人體內的微型核電池體積�18mm3,重量僅100 多克�150mg�238Pu 作核電池的放射源可以連續(xù)使用10 年以上。目前在神經(jīng)模擬器和人工血壓調節(jié)器等�(yī)療器械中也開始廣泛使用放射性同位素電池�
深海等區(qū)域的應用
大海深處,也是核電池的用武之�。一些海底設施如海下聲吶、各種海下科學儀�、海底油井閥門的開�、海底電纜的中繼站等需要的能源必須保證壽命�,通常的太陽能電池、燃料電池和其他化學電池很難勝任,只得派核電池去�。軍事上,核電池用于作海底潛艇導航信�,能保證航標每隔幾秒鐘閃光一�,幾十年內可不換電池。人們還將核電池用于水下�(jiān)聽器的電源用來監(jiān)聽敵方潛水艇的活�,在這方面,它既能安全可靠地工作,又花費成本�、結構也簡單,可以說是一位值得信賴的“好手�。地面上有許多終年積雪凍冰的高寒地區(qū)、遙遠荒涼的孤島、荒無人煙的沙漠,還有南�、北極等,也需要建立氣象站和導航站。用其他電源,更換和維修極其困難。如果若用核電池,可建成自動氣象站或自動導航�,實�(xiàn)自動記錄和自動控�,常年無須更換和維修電源。最�,有報道稱微型核電池已被成功地引入手機電池領域,一旦投�,手機即可終身免充電。也有科學家大膽地提出在電動汽車上使用核電池的設�,或許將來使用核電池的汽車,在車輛使用周期結束后,電還沒用完。隨著核電池安全、效能和成本等問題的解決和技術的不斷成熟,其應用領域必然會更廣闊�
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