使用核电池或发起一场新的“核战争”。
什么时候会出现核电池?它又经历了怎样的演变?能否使用一万年?
回顾核电池的发展历程。
上个世纪以来,人类与核能之间的矛盾一直存在,核电池也不例外。1913年,英国物理学家亨利·莫塞莱发明了一种新技术。
那一年,他利用水晶X射线衍射法对多种金属化学元素的波谱进行了观察和测量,并基于莫塞莱定律,设计出了全球首个核电池。
亨利·莫塞莱发明了一种新的核电池。
根据资料,当时使用的是20mCi的β放射源,采用直接收集的方式获得150kV的电压和电流。这款电池存在一些缺陷,其中最典型的就是对真空环境的严格要求,因此它的应用领域很少。
随着时间的推移,人们发现核电池的使用寿命比普通电池更长,这正好符合当时准备开展航天探索的要求。科学家们正在努力研发核武器,而另一批则致力于研究核电池。
自五十年代以来,核电池发展迅猛,人们利用热电转换技术制造出更广泛的核电池,并将研究范围拓展至器件制造和应用领域。
通过热电转换技术制造出核电池。
1956年,美国推出了核动力辅助计划(SNAP),以期望核电池的研发能够为航天发展提供支持。1961年,他们实现了让核电池飞上太空的壮举。
近百年来,人们学会了利用核废料制作核电池,以提升其发电效率和使用寿命。
NDB公司利用相关技术制造出一种新型的核电池,它的使用寿命可达2.8万年。
NDB公司研发出一种新型的核电池。
为何核电池的使用寿命如此长?那么,它的运行机制是什么?
对核电池的分类和运行机制进行了研究。
核电池,又称放射性同位素电池或原子能电池,虽然与核武器、核电站等有共同发展,但其知名度较低,一直保持低调。这就导致了一些误解,比如有些人认为核电池就像核电站的发电原理一样,它就是“浓缩版”的核电站。
核电池是一种放射性物质。
核电站利用核裂变释放的核能发电,而核电池的发电原理与核裂变没有任何关联。通过将同位素衰变产生的能量转换为电,可以实现能量的转换。
由于有特殊的发电原理,因此核电池可以按照“转换”的方式进行分类。人们将核电池分为两类:非热转换型和热转换型。可以将非热转换式划分为直接充电型、直接转换型和间接转换型。
那么,这两种核电池的运行机制又有何不同呢?
可以将核电池转换成两种方式。
让我们来谈谈热转换型核电池吧。这是一种起步较早的技术,发展较为成熟。从名字来看,它是利用衰变后产生的热量来发电的。
众所周知,钚238,,是世界上第二个被合成的超铀元素,它是人工合成的,其特征为4号、4号和238,,号。
另一种超铀元素是钚238。
钚238在衰减过程中释放出大量热量,半衰期较长,大约为87.74年。从理论上讲,你拥有了一种由钚238制成的核电池,可以使用数十年,但如果要珍惜,它的寿命甚至比你家房子的产权年限还要长。
目前,热离子转换、热光电转换、贱金属热点转换等机制被广泛应用,其中热离子转化效率高达20%,但原料利用率较低,价格昂贵,从而增加了制造成本。
热转换型核电池的制造成本较高。
接下来,让我们来看看非热转换型核电池吧。
这类电池利用同位素衰减释放出β粒子来发电。以直接充电式核电池为例,其结构包括:放射源、真空系统以及电荷收集装置。在真空环境中,发射源发出β或α粒子,然后被电荷收集装置捕获,形成电场。
从不同的发电原理来看,有人宣传它可以使用1万年甚至更久,这是根据同位素的半衰期长短来判断的。尽管核电池的半衰期很长,但它的实际使用寿命仍然与“用电量”息息相关。
核电池的使用寿命与用电量有着密切的联系。
目前,“能用一万年”仍有夸大宣传的意义,而且没有人能够长寿,只有当电池在1万年后才会耗尽电量。
相比其他电池,核电池的使用寿命更长,而目前研发的核电池大多适用于电量较少的设备。
要让核电池真正成为人们的梦想,就必须进一步改进能量转换机制,因为大多数核电池的转换效率都不高,这是一种浪费。对于将核电池用于民用,估计还有很长的路要走,因为它们的成本太高了。
核电池价格过高。
NDB公司研发的纳米级钻石核电池,采用“核废料”制作,价格低廉,价格实惠。如果价格较低,大家仍然很乐意购买一块,不求千年万年,即使用了5至10年也不会亏损。
如果未来核电池的研发取得了更大的进展,那么它将在哪些领域得到应用呢?
什么领域可以使用核电池?
航天领域是各国争夺的主要目标。将核电池应用于太空探索,不仅要考虑它的使用寿命,还要考虑它的重量轻,以及能够承受强烈振动等要求。目前的情况表明,核电池满足了大多数要求。
旅行者1号进入太空时,美国就安装了长效RTG核电池。根据资料,核燃料以钚238为主,这是热转换型核电池的首选元素。拥有电池后,旅行者一号可在2025年前与我们保持联系,长达数十年之久。
旅行者一号的核电池可以持续运行至2025年。
进入民用领域后,可将核电池用于手机和电动汽车上。安装完核电池后,大家就可以不用再去找台和充电桩了,因为在有生之年,电量消耗不大。
什么时候才能让核电池普及使用?
一旦核电池普及,就不用再充电了。
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