原子能电池的原理

放射性同位素电池也被叫做放射性同位素温差发电器或原子能电池。这种温差发电器是由一些性能优异的半导体材料&＃xff0c;如碲化铋、碲化铅、锗硅合金和硒族化合物等&＃xff0c;把许多材料串联起来组成。另外还得有一个合适的热源和换能器&＃xff0c;在热源和换能器之间形成温差才可发电。

第一个放射性同位素电池是在1959年1月16日由美国人制成的&＃xff0c;它重1800克&＃xff0c;在280天内可发出11.6度电。在此之后&＃xff0c;核电池的发展颇快。1961年美国发射的第一颗人造卫星"探险者1号"。

放射性同位素电池的热源是放射性同位素。它们在蜕变过程中会不断以具有热能的射线的形式&＃xff0c;向外放出比一般物质大得多的能量。这种很大的能量有两个特点。一是蜕变时放出的能量大小、速度&＃xff0c;不受外界环境中的温度、化学反应、压力、电磁场的影响&＃xff0c;因此&＃xff0c;核电池以抗干扰性强和工作准确可靠而著称。另一个特点是蜕变时间很长&＃xff0c;这决定了放射性同位素电池可长期使用。

放射性同位素电池采用的放射性同位素来主要有锶-90(Sr-90&＃xff0c;半衰期为28年)、钚-238(Pu-238&＃xff0c;半衰期 89.6年)、钋-210(Po-210半衰期为138.4天)等长半衰期的同位素。将它制成圆柱形电池。燃料放在电池中心&＃xff0c;周围用热电元件包覆&＃xff0c;放射性同位素发射高能量的α射线&＃xff0c;在热电元件中将热量转化成电流。

放射性同位素电池的核心是换能器。目前常用的换能器叫静态热电换能器&＃xff0c;它利用热电偶的原理在不同的金属中产生电位差&＃xff0c;从而发电。它的优点是可以做得很小&＃xff0c;只是效率颇低&＃xff0c;热利用率只有10%~20%&＃xff0c;大部分热能被浪费掉。在外形上&＃xff0c;放射性同位素电池虽有多种形状&＃xff0c;但最外部分都由合金制成&＃xff0c;起保护电池和散热的作用;次外层是辐射屏蔽层&＃xff0c;防止辐射线泄漏出来;第三层就是换能器了&＃xff0c;在这里热能被转换成电能;最后是电池的心脏部分&＃xff0c;放射性同位素原子在这里不断地发生蜕变并放出热量。

原子能电池的应用&＃xff1a;

1、海事应用

大海的深处&＃xff0c;也是放射性同位素电池的用武之地。在深海里&＃xff0c;太阳能电池根本派不上用场&＃xff0c;燃料电池和其他化学电池的使用寿命又太短&＃xff0c;所以只得派核电池去了。例如&＃xff0c;现在已用它作海底潜艇导航信标&＃xff0c;能保证航标每隔几秒钟闪光一次&＃xff0c;几十年内可以不换电池。人们还将核电池用作水下监听器的电源&＃xff0c;用来监听敌方潜水艇的活动。还有的将核电池用作海底电缆的中继站电源&＃xff0c;它既能耐五六千米深海的高压&＃xff0c;安全可靠地工作&＃xff0c;又少花费成本&＃xff0c;令人十分称心。

2、医学应用

在医学上&＃xff0c;放射性同位素电池已用于心脏起搏器和人工心脏。它们的能源要求精细可靠&＃xff0c;以便能放入患者胸腔内长期使用。以前在无法解决能源问题时&＃xff0c;人们只能把能源放在体外&＃xff0c;但连结体外到体内的管线却成了重要的感染渠道&＃xff0c;很是使人头疼。眼下植入人体内的微型核电池以钽铂合金作外壳&＃xff0c;内装150毫克钚238&＃xff0c;整个电池只有 160克重&＃xff0c;体积仅 18立方厘米。它可以连续使用10年以上。

在国内很多的工业&＃xff0c;科研&＃xff0c;环保等有需求工业电源的领域&＃xff0c;几乎所有的工业电源产品都是来自国外。国外产品不但价格高昂&＃xff0c;而且当遇到各种问题的时候&＃xff0c;售后以及沟通很不顺畅。当时国内的工业电源品牌屈指可数&＃xff0c;品种单一&＃xff0c;产品功能少&＃xff0c;控制不灵活&＃xff0c;不能够满足国内市场的多领域需要。由此“跃迁”牌电源应运而生了。