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核电池可超长续航20年 为何无法量产

导读: 我们知道,核电池想要应用在手机中,是有尺寸限制的,即便目前的核电池避开核裂变,利用放射性同位素的核衰变,来减小其危险性,但是对于手机这种耗电量不大的设备来说,会导致核能释放的能量只能在有限的空间内释放出来。

  近日有网友提问:“不是说已经有20年不断电的核电池了吗?那玩意靠谱吗?安全不?能量产吗?”

  微型核电池这个概念并不算新鲜,其实早在1999年就已经被科学家提出了,其可行性在原理上也解释得通,区别于核电站的核裂变生成电能,所谓的微型核电池,其实并不是利用核裂变转化为电能的原理,而是利用放射性同位素的衰变来产生能量。

  像这位网友提到的20年不断电的核电池,应该是此前外媒提到的一种民用氚电池,产电的原理根本不需要经过热量转换。这种电池使用的所谓“核原料”是氢的同位素氚,它的原子核由一个质子和两个中子构成,又被称为超重氢。

  这是一种放射性物质,会发生β衰变,放出高速移动的电子,即β射线,同时转变成氦3。这种电池就是直接利用氚的衰变产生的β射线,让这些高速电子射入半导体中,从而产生了微弱的电流。

核电池可超长续航20年 为何无法量产

  具体原理来说,氚在β衰变中,原子核内一个中子转变为一个质子,同时释放一个电子,即β粒子。氚放出的高能电子束在穿过窗口通道后进入捕获层,在通过p-n结的有效区域期间,半导体材料内部电子将被β粒子激发到激发态,形成电子-空穴对,由于p-n结内部的内建电场作用,电子和空穴将被分离到p-n结两端,从而形成宏观电压。如果在p-n结两段形成回路的话就产生了电流。

  由于这个机制类似于光生伏特效应,所以才用β衰变作为能量源的核电池也被称为贝塔伏特电池。同时由于氚的半衰期长达12.43年,因此这种电池可以在长时间内持续提供电池。但它产生的电流不大,只适合应用于那些耗电较低但需要超长时间不间断供电的场合,比如内置医疗设备的供电,以及军事或者太空用途。

  为何无法量产?

  那么既然是有可行性的,那么目前为何没有见到量产的核电池呢?

  1、首先便是安全性上,“核”这个词,大家已经不是很陌生了,在很多新闻中也都见过,比如“核电站爆炸”啦,“核弹将毁灭人类”啦,“核泄漏制造出了新怪物”啦,似乎“核”就是危险的代名词一般,在核电站附近的居民甚至会达到谈“核”色变的程度。

  而正是由于人们对于核能潜意识里的忌惮,也就导致了核能的民用进展一直以来都非常缓慢,所以即便在实验室中已经实现了核电池的研发,科学家依然要对其进行漫长的安全评估,同时还要用更长的时间去进行宣传,以消除人们的疑虑。如果没有做好安全评估,那么恐怕即便是量产了,也不会有人敢用。引用一条比较有趣的段子:“普通电池发热:我去要没电;核电池发热:我去要炸!”

  2、其次还是安全性,我们知道,核电池想要应用在手机中,是有尺寸限制的,即便目前的核电池避开核裂变,利用放射性同位素的核衰变,来减小其危险性,但是对于手机这种耗电量不大的设备来说,会导致核能释放的能量只能在有限的空间内释放出来,从而造成热量不能及时转换或导出,那么随着时间的积累,极有可能发生电池破裂或爆炸的危险。

  3.另外,依然是因为安全性,在同位素的选择上,虽然目前在自然界探明或人造的放射性同位素很多,但基于辐射类型、辐射安全性、能量稳定性、半衰期和价格等因素的考虑,科学家目前仍未找到令人满意的材料,所谓的氚,也不过可以看成是过度元素而已。

  4、最后,小编想说的是,别看电池......一款手机,你真的可以用20年吗?这能续航20年的核电池,会不会有些太浪费了?

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