嫦娥三號采用核動力 比"好奇號"不遜色

在北京唐家?guī)X的五院衛(wèi)星總裝試驗大廳內(nèi)，恒溫恒濕的高凈度空氣中，彌漫著一股緊張的氣氛。技術(shù)人員們忙碌的身影讓人感覺到，這里的工作緊張而有序。在AIT大廳內(nèi)，五院總裝與環(huán)境工程部的試驗人員們正在進行嫦娥三號探測器的熱試驗準(zhǔn)備工作，通過本次試驗來最終確認(rèn)其能否忍受在奔月、落月過程中所要承受的嚴(yán)峻考驗。

中國航天科技集團公司的科研團隊為嫦娥三號探測器的奔月之旅做著最后的準(zhǔn)備。

我國嫦娥三號月球探測器發(fā)射在即，為了能夠在月球上過夜;嫦娥三號需要長時間經(jīng)受嚴(yán)寒帶來的極大挑戰(zhàn)。為了突破這一難關(guān)，我國嫦娥三號，將攜帶核能電池(是一種核動力裝置)飛天。如能成功，就將使我國成為繼美俄之后，成為世界上第三個將核動力應(yīng)用于太空探測的國家。

那么，什么是核能電池？其作用是什么？世界上，對核電池研究、使用情況如何？我國嫦娥三號月球探測器，為什么需要安裝核電池？

核能不僅是核裂變產(chǎn)生的，核衰變也產(chǎn)生核能

提起核能、核動力，人們也許馬上連想起核電站、核潛艇;馬上與核反應(yīng)堆等“大家伙”聯(lián)系在一起。其實這是一種誤解。

目前廣泛采用核動力是利用可控核裂變反應(yīng)來獲取能量，從而得到動力，熱量和電能。利用可控核裂變反應(yīng)來獲取能量的原理是：當(dāng)裂變材料(例如鈾-235)在受人為控制的條件下發(fā)生核裂變時，核能就會以熱的形式被釋放出來，這些熱量會被用來驅(qū)動蒸汽機，直接提供動力，也可以連接發(fā)電機來產(chǎn)生電能。核能每年為人類提供所需能量的7%，或所需電能中的15.7%。

但是核能、核動力不僅是靠核反應(yīng)堆進行的核裂變反應(yīng)產(chǎn)生能量這一種。核衰變反應(yīng)也能放出的能量。核電池就是基于核衰變反應(yīng)做成的。核衰變反應(yīng)遠不如裂變那么劇烈(不加控制的裂變就是核爆炸)，釋放能量也遠不如裂變那么巨大。但衰變釋放的能量也不容忽視。如钚238衰變時，表面溫度可以達到五六百攝氏度，足以讓钚金屬塊呈現(xiàn)出熾熱的紅色。

在日本福島核事故中，搶險人員之所以要迅速重建被破壞的堆芯冷卻系統(tǒng)，就是為了導(dǎo)出核燃料衰變產(chǎn)生的熱量。否則，高溫會熔解金屬保護殼，導(dǎo)致嚴(yán)重核泄漏。

什么是核電池

核電池(又稱原子能電池或放射性同位素發(fā)電裝置)是指那些使用放射性同位素衰變時產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電力的裝置。核電池也叫同位素電池。(注：同位素是指有相同質(zhì)子數(shù)，不同中子數(shù)的原子。如氕與氘互為同位素。核素是指具有一定質(zhì)子數(shù)的原子，是一種具體的原子，如氕或氘就是核素。同一元素的不同核素互為同位素。)

同理，同位素電池，就是利用同位素材料衰變過程中產(chǎn)生的能量放出的熱量，進行熱電轉(zhuǎn)化。其裝置名稱RTG(Radioisotope Thermoelectric Generator)是“放射性同位素?zé)犭姲l(fā)電機”這個詞的縮寫。

核電池是通過半導(dǎo)體換能器，將鈈238、鈾238(放射性同位素)衰變過程中，釋放出射線(放出載能粒子α、β和γ粒子射線)的熱能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｄ壳?，核電池已成功地用作航天器的電源?還用于醫(yī)學(xué)心臟起搏器和一些特殊的軍事用途方面)。2012年8月7日，美國發(fā)射的好奇號火星車，順利抵達火星，其所用的核電池壽命長達14年。

核電池的類型和屬性

按提供的電壓的高低，核電池可分為高壓型(幾百至幾千V)和低壓型(幾十mV—1V 左右)兩類;按能量轉(zhuǎn)換機制，它可分為九類之多(直接轉(zhuǎn)換式和間接轉(zhuǎn)換式。更具體地講，包括直接充電式核電池、氣體電離式核電池、輻射伏特效應(yīng)能量轉(zhuǎn)換核電池、熒光體光電式核電池、熱致光電式核電池、溫差式核電池、熱離子發(fā)射式核電池、電磁輻射能量轉(zhuǎn)換核電池和熱機轉(zhuǎn)換核電池等)。目前應(yīng)用最廣泛的是溫差式核電池和熱機轉(zhuǎn)換核電池。核電池取得實質(zhì)性進展始于20世紀(jì)50年代，由于其具有體積小、重量輕和壽命長的特點，而且其能量大小、速度不受外界環(huán)境的溫度、化學(xué)反應(yīng)、壓力、電磁場等影響，因此，它可以在很大的溫度范圍和惡劣的環(huán)境中工作。

據(jù)了解，當(dāng)放射性物質(zhì)衰變時，能夠釋放出帶電粒子，如果正確利用的話，能夠產(chǎn)生電流。核電池有其穩(wěn)定程度。通常不穩(wěn)定(即具有放射性)的原子核會發(fā)生衰變現(xiàn)象，在放射出粒子及能量后可變得較為穩(wěn)定。核電池正是利用放射性物質(zhì)衰變會釋放出能量的原理所制成的，此前已經(jīng)有核電池應(yīng)用于軍事或者航空航天領(lǐng)域，但是電池體積往往很大。過去在電池的研發(fā)過程中面臨的重大難關(guān)之一，就是為了提高性能，電池大小往往比產(chǎn)品本身還大。

由美國密蘇里大學(xué)計算機工程系教授權(quán)載完(音譯)率領(lǐng)的研究組曾成功為“核電池”瘦身，所研發(fā)出的“核電池”體積小但電力強。他們做出的核電池大小只是略大于1美分硬幣(直徑1.95厘米，厚1.55毫米)，但其輸出能量遠比一般化學(xué)電池為高，發(fā)出的電力高達普通化學(xué)電池的100萬倍。

核電池的另一誘人之處是，核電池比起一般電池有很長的壽命，提供電能的同位素工作時間非常長，甚至可能達到5000年。在不久的將來，只需要一個硬幣大小的核電池，就可以讓你的手機不充電使用5000年。

在航天領(lǐng)域，在航天器上，核能往往就是以這種種“微型電池化”的方式被利用的。尤其在外太空行星探測領(lǐng)域中，由于空間探測器遠離太陽，難以利用太陽能電池的能量，必須采用核電源。所以，核動力衛(wèi)星在外行星探測中占據(jù)重要位置。

原標(biāo)題:嫦娥三號采用核動力 比美國"好奇號"不遜色

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