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咱们日常生活的中的任何一项带电的设备，如果说装上核动力电池，那会是什么效果呢？一块核动力电池续航2.8万年！天啦，岂不是这样一块牛叉电池，妥妥地成了我们这一代人祖祖辈辈的家传宝贝吗？ 前不久，笔者刚和大家介绍了中国微型核反应堆研发获得重大突破，即我国首座铅铋合金零功率反应堆——“启明星III号”实现了全球首次临界，并且正式启动我国铅铋堆芯核特性物理实验。这意味着我国在此领域的研发彻底领先西方，而且技术更为硬核。铅铋合金反应堆技术的突破，对海军来说是一次“重大变革”，若将其作为海军舰艇的动力源，能够令舰艇从此不再受限于动力限制，为海军装备升级和深度远航指明了新的方向。 现在，又一个重大利好消息传来，中国核动力电池研发获得阶段性成功。 在全国人民被新冠疫情搞得心烦意乱的是当下，中国核动力电池研发成功，无疑是一束亮丽的阳光照进了我们日渐灰暗的小心情。 咱们今天就来探讨一下中国人自己的超微型核动力电池。微型核电池的工作原理是什么呢？它为啥不再需要核反应堆和厚厚的隔离防护层呢？ 核材料通常有三种发热方式：核裂变、核聚变和核衰变。 世界各国的核电站、核航母、核潜艇的关键动力，甚至原子弹均是核裂变。 太阳、氢弹则是核聚变，现在世界各国的核科学家们也正日夜不停地在攻关可控核聚变。 而核动力电池则是核衰变，即放射性元素在进行衰变时也会产生巨大热量，此时如果配以热电材料，就能够将这些热能有效转化为电能。 核动力电池还有一个更加专业的名称：放射性同位素热电发电机，又叫“放射性同位素电池”，简称RTG。 核动力电池是全球最前沿的科技之一，在航天器电源、心脏起搏器电源和一些特殊军事用途上，核动力电池已经开始成功运用。 我们今天说的“无限能源”的核动力电池，就是通过原子核的放射衰变来获取电能。 当然，核动力电池在航天领域的应用比较多，比如嫦娥三号、嫦娥四号和玉兔二号上就有同位素电池，可以给月球探测器供热，在漫长寒冷的月夜保持其核心温度。再过几年，我国将发射的中国版的“旅行者一号”和“旅行者二号”，也将配备同位素核动力电池。 不过，同位素核动力电池的问题是价格更高，要做出大功率的就更昂贵了。 目前，航天器使用的空间电源主要有三类：化学电池、太阳能电池和核动力电池。相比较而言，面对核动力电池的天然优势，化学电池和太阳能电池就像是一只蚂蚁站在大象面前那么缈小。因为同位素衰变时所释放的能量大小和释放速度，对外界环境如阳光、温度、化学反应、压力、电磁场等等未知影响全部“免疫”。 例如美国“毅力”号火星车的同位素核动电池，一枚就价值7000万美元，贵得连我们的“祝融”号火星车都舍不得使用。 2012年8月6日，重达1吨的美国“好奇号”火星探测器在火星表面上徐徐着陆。细心的人们从电视画面中发现，“好奇号”和它的两个前辈“勇气号”和“机遇号”长得有些不一样，它的身侧少长了两根长长的“翅膀”——太阳能电池板。取而代之的是一台重约45公斤、发电功率为140瓦的核动力电池。 “好奇号”这块核动力电池由两部分组成：装有钚-238二氧化物的热源和一组固体热电偶。固体热电偶是一种半导体，可以把钚-238核衰变所产生的热能转化为电能。 空间核动力包括空间核电源和核推进，用来给航天器提供电能和推进动力。空间核动力是军民两用的硬核科技，可以满足通信卫星、军用卫星、空间站、空间运输、空间武器、空间作战平台、深空探测、外星基地等对电能和推进动力的持续供给。 依照我国的核工业技术层级，“祝融”号火星车完全可以和“好奇”号、“毅力”号一样，使用同位素核动力电池，但为了控制成本，节约有限的航天资金，我国航天研发人员几经犹豫，最终还是选择了传统且廉价的太阳能电池板。 因为同位素核动力电池还有一个重大缺陷，即能量转换效率并不太高。 要知道，核动力电池的技术“门槛”可不是一般的高。它是科技的魔鬼还是天使?中国核科学家一直在苦苦探索。 目前，空间核动力利用的主要是核反应堆产生的裂变能和放射性同位素的衰变能。根据不同的任务需求、通过不同的方式，空间核动力装置可以把核能转变成电能和推进动力。 “钚-238是可以做核电池的。”辐射防护和环境保护专家、中国工程院院士潘自强曾经明确指出。 但同位素核电池是有一定辐射的，特别是采用钚-238材料的。虽然钚-238衰变的时候，释放的粒子比较大，速度也不快，号称用一张纸都能挡住它。可一旦泄露，也是致命的，因为钚-238属于高放射性物质。所以现在使用同位素电池的都是无人航天器，像载人飞船、空间站，都在使用传统的太阳能电池板。 例如美国nasa“毅力”号使用的核动力电池，其能量效率就只能达到可怜的6.3%，这在核电池领域已经是很高的了，但依然远低于太阳能电池板。 中国空间站的薄膜太阳翼，光电转换效率达到30%，能效转换是美国佬的近5倍。 由此可见，美国人这种不顾性价比，只求名誉上高大威猛的土豪玩法，也只有把无限印刷美元作为第一荣耀的美国佬才干得出来，在中国人看来，不讲性价比就是耍流氓。 一颗就要7000万美元，如果非要用它做成核动力汽车，即使王思聪也搞不好也要把他老子玩破产。 打个形象点的比方，美国小伙子追求姑娘的方法是，在地上摆满九百九十九朵玫瑰，中间仅仅点一只蜡烛。而中国小伙追求姑娘的办法是，让十支蜡烛照亮中间的10朵红玫瑰。同样是表达爱，但中国人的爱温度更高、更能经受风雨，也更有持续性。 回到咱们的主题，回顾世界各国对核动电池的研发利用历史，最早对核能利用的美国和前苏联。公开资料显示，早在20世纪50年代，美国和前苏联就开始研发空间核动力技术，主要着眼于装备军用卫星、战略弹道导弹、巡航导弹等，并投入了难以想象的人力财力。 到本世纪初，美国至少已在26次空间任务中使用核动力。从2003年起，美国开始执行“普罗米修斯”计划，意在研究带有核电推进系统的星际宇宙飞船以探测木星最大的天然卫星。 而苏联解体后，俄罗斯接其衣钵，对核动力进行了更为深入的探索和利用。2009年，俄罗斯宣布了功率为兆瓦级“核飞船”的研制计划。2014年，俄罗斯组装出了为未来核动力飞船反应堆服务的“热源”——核燃料释热元件。这些核燃料使用的是高浓缩二氧化铀。如一切顺利，这些核动力装置将于2018年建成。迄今，俄罗斯已从国家预算中为研制相关反应堆、发动机和太空舱总共拨款170亿卢布(约合31亿元人民币)。 与此同时，中国也对同位素电池也进行了研究。 潘自强院士介绍说：核动力电池以前还用在心脏起搏器中。”公开资料显示，使用仅仅40克重量的核电池心脏起搏器，它的寿命可长达十年，让患者免除经常开胸做手术换电池的痛苦，随着人类科技的不断进步，在不久的将来，人们完全有可能一次安装核电池心脏起搏器，永远无需忍夜开堂破肚的痛苦。 目前的问题是，核电池价格极其高昂。 科学家说，如果将一根木头的核能量全部都释放出出来，足够我们一个普通家庭一辈子的用电。在这个能源日益紧缺的时代，环境正在急剧恶化，愈来愈要求人们得尽快找到化石能源的替代品，发展核动电池便是一件功在当代利在千秋的大事。 所以，早在2008年11月24日，中国原子能科学研究院研制的百毫瓦级钚238同位素电池就通过了由中核集团公司组织的科技成果鉴定。 核电池的用武之地不仅仅局限于太空。高山、深海、南北极乃至人体中到处可以找到它的影踪。现在，核电池正向效率更高、功率更大、安全性更强的方向发展，它不但能帮助人类遨游太空、畅游海洋，还会走进日常生活给我们带来诸多便利。 既然中核集团下属机构已经将核电池安装在机器狗上边，就说明在最基本的核辐射防护措施上已经做到万无一失，随着技术研发的进一步跃升，实用产品线也必将大大拓展。 核电池的关键难题在于，大幅度降低成本，大幅度提升功率。大家不要忘了，西方世界所有高大尚的玩意儿，一旦遭遇中国工程技术人员，那就等同于遇上了高端价格粉碎机。中国人不是已经把价值七千万美金的美式核电池搞得可以装上宠物狗了吗？至于功率提高十倍百信，我们有足够的信心相信中国科学家的创造能力。 有业内人士认为，对我国这样一个能源生产和消费大国来说，既有节能减排的需求，也有能源增长以支撑经济发展的需要，这就需要大力发展新型高效的储能产业。核动力电池作为储能产业最具发展潜力的闪亮明星，具备寿命更长、性能更可靠、储能能力更出众等诸多优点，相信在未来有着无限广阔的壮丽前景。 再用那句提劲的话结尾，每个中国人都对中国科技的来充满期待，恨不得向天再借五百年，见证祖国在逆袭的征途上更加光芒璀璨！    |
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