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(jìn)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(tuán)公司的科研團(tuán)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(jī)，直接提供動力，也可以連接發(fā)電機(jī)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(jìn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(dá)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(hù)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(jìn)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(jī)”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壳埃穗姵匾殉晒Φ赜米骱教炱鞯碾娫础?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(dá)火星，其所用的核電池壽命長達(dá)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(jī)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(jī)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(jī)轉(zhuǎn)換核電池。核電池取得實質(zhì)性進(jìn)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(jī)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(qiáng)。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(yuǎn)比一般化學(xué)電池為高，發(fā)出的電力高達(dá)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(dá)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(jī)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(yuǎn)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

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

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