一块电池用半世纪,遨游宇宙就靠它了?( 二 )




核电站的反应堆 , 里面主要进行的是裂变反应 , 也就是在一个中子的轰击下 , 铀235分裂成两个中等大小的原子核 , 并放出两到三个中子 。

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而核电池主要使用钚238 , 通过钚238的自身衰变 , 放出阿尔法粒子α , 并产生热量 , 这热量被用来发电 。
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钚是第94号元素 , 它是自然界中天然存在的质量最重的元素 , 比铀还要重 。 其稳定的同位素是钚244 , 半衰期大约是八千万年 , 微量存在于自然界 。
而钚238的半衰期为87.74年 , 衰变时释放阿尔法粒子 , 同时放出大量热 , 这使得即使它的量很少 , 钚238在某些条件下也能自燃 。
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1千克钚238的热功率相当于一个功率为570瓦的电炉 , 且持续时间以数十年计 , 从不间断 。
例如 , 好奇号上采用的核电池 , 也是利用钚-238 , 在任务初期可以在任何状况下稳定地提供大约125瓦的功率输出 , 而14年后功率还可以保持在100瓦左右 。
区别二:
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核电站中裂变产生的热 , 是通过冷却剂循环把热量带出来 , 接着冷却剂加热第二回路的水 , 产生高温蒸气冲击汽轮机并发电 。
而核电池是采用热电效应来发电 , 我们先来演示一下热电效应:
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金属中都有自由电子 , 而自由电子具有的能量和速度各不同 。 那么 , 什么因素能决定电子的能量和速度?热是一个重要的因素之一 , 当金属导体的两端有温度差异时 , 电子更容易从热的那一端“扩散”到冷的那一端 , 从而形成电压 , 这就是热电效应 。
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核电池热电转化率不是很高 , 然而 , 核电池也不光只可以用来发电 , 尤其是在月球上 , 长达半个月的黑夜 , 其温度可达零下两百多摄氏度 。 而核电池提供的热能可以使航天器上的某些敏感部件经受住低温的考验 。
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两相对比 , 还是留在月球上的好 。 月球上没人 , 等以后月球住满人时 , 这些核电池肯定早就衰变得差不多了 。

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