“核電池”真能續航一萬年？從它的工作原理中，你可以瞭解真相

什麼是電池續航

隨著科技的不斷髮展，手機已經成了每個現代人必備的工具，人們用它來聯絡和娛樂。可在享受手機帶來的便捷時，手機電量成為了許多人頭疼的地方，因為在高強度的使用下，很多手機一天必須要充好幾次電。

而在這種情況之下，人們開始將目光投向了“核電池”，幻想手機能夠用上它。可能在許多人的眼中，“核電池”產生的電能幾乎是無窮無盡的，甚至有人聲稱它擁有一萬年的續航時間。可事實真的如此嗎？

想要知道這個問題的答案，我們首先要了解什麼是“核電池”。核電池的真正名稱為“放射性同位素熱電發生器”，英文簡稱為“RTG”。

卡西尼-惠更斯號上的RTG

其實光從中文名稱中，我們就能大體知道核電池的工作原理，即利用放射性元素衰變產生的熱能發電。

大多數核電池需要一種名為“鈽”［bù］的放射性元素，而它非常的危險，因為原子彈的所需的主要物質就是它。

衰變加熱

不過核電池中的鈽與核武器中的鈽還是有區別的，核電池中的鈽是鈽-238，比原子彈中的鈽-239少了一箇中子，這讓其危險性大大降低，至少不會發生劇烈的爆炸，只會慢慢衰變成鈾-234。

核電池中的鈽-238在衰變過程中會產生α粒子，這種粒子的動能會轉化成熱能，從而使得鈽-238變得炙熱無比。可這個衰變過程並沒有釋放電子，它究竟是如何產生電的呢？

這就要提到一個概念——熱電效應，即在某種特殊情況下，一定程度的溫度差是能夠產生電流的，核電池就是利用這種效應進行發電。

截至目前，核電池主要被用於太空探索方面，雖然幾十年它剛問世的時候，有人曾試圖將它裝在心臟起搏器上，但是最終這一想法被放棄了。

實驗室中的核電池

因為一旦裝有核電池心臟起搏器的人被意外火化，將會對周圍環境和生物造成汙染，這種汙染處理起來非常麻煩，所以最終真正生產出來的核能心臟起搏器大約只有100多個。

在冷戰時期，NASA和前蘇聯曾大量使用核電池為探測器供電，而這並不是因為它能夠續航“一萬年”，而是因為它可以不受到陽光的影響，從而長時間且持續的穩定供電。

事實上，說起航天探測器我們很容易想到太陽能電池，因為外太空沒有大氣層的阻擋，太陽光的強度遠比地球高，這使得太陽能幾乎是一種取之不盡的能源。

但之所以沒有大規模地使用太陽能，是因為太陽能有致命的缺陷：採光。當探測器背離太陽或者距離太陽過遠時，太陽能電池幾乎就等同於報廢，而核能卻並不存在這樣的問題。

1977年，為了對太陽系其他幾顆行星進行觀察探索，同時也為了讓宇宙深處留下人類存在過的證明，NASA先後發射了“旅行者1號”和“旅行者2號”。

因為它們兩個是背離太飛行，並且還離太陽越來越遠，所以科學家們在就它們的身上裝了3個核電池。由於同位素衰變會產生高溫，為了不影響兩個探測器的正常工作，科學家們將3個核電池裝在了它們的一個懸臂上。

事實上，不僅僅是旅行者號們的身上裝配了核電池，一些耳熟能詳的探測器上同樣裝配了核電池，比如好奇號火星車、先驅者10號、先驅者11號等等。

甚至阿波羅計劃中也有許多地方用到了核電池，比如說用來測量月球月震的儀器、用來測量月球表面磁力的儀器等等，而為了給這些裝置供電，NASA設計了一種專門的核電池。

從下圖能夠看到，阿波羅12號上的宇航員正在將核電池拿出，準備放到地面的散熱器中。因為核電池能夠持續產生熱量，如果不將多餘的熱量輻射出去，會對裝置造成一定的破壞。

對核電池有了初步的瞭解，我們再回到文章最開始的的問題：核電池真的能夠實現一萬年的續航嗎？很遺憾，這其實是個遙不可及的幻想。

核電池的“燃料”鈽-238是一種放射性同位素，它的半衰期大約為87。7年，這也就意味著，只要是以鈽-238為“燃料”的核電池，87。7年後都會有一半的鈽-238變成鈾-234，而再過87。7年後又會有一半的鈽-238變成鈾-234。

雖然屆時它可能還在發熱，但是卻已經無法產生供人類使用的電流強度，也就是說它此時已經屬於“廢品”了。

從這個角度來看，所用的航天器上攜帶的核電池其實大約只夠用100年左右，不過這也夠了，因為絕大部分感測器的零件根本沒有100年的使用壽命。

當然了，雖然核能電池沒有一萬年的誇張續航時間，但它依然是人類能夠製造出來的壽命最長的電池。

總的來說，核電池發電原理和普通的核發電有著本質區別，因為它並不是利用核裂變或核聚變的熱能發電，而是利用同位素衰變產生的熱能進行發電，它並沒有幾千或一萬年的使用時間，最多也就100多年。

而因為核電池存在一定的危險，再加上造價成本過高，所以在可預見的未來，它只會在航天領域得到應用，幾乎不可能被民用，所以希望手機或汽車上用到核電池的朋友可能要失望了。