核電池，隨身攜帶的核電站

“體積只有硬幣大小，供電時間長達5000年”——如果存在這么一款手機電池，恐怕人人都想擁有。但是如果被告知該電池有核泄漏的危險，人們的使用熱情也許會大大降低。近日，美國科學家就造出了一種微型核電池，電力是普通化學電池的100萬倍，但是其可能造成的核污染，又引發(fā)了不少爭議。

個頭袖珍，電力強悍

由美國密蘇里大學電氣及計算機工程系副教授宰萬權(音)領導的研究組，在今年10月份研發(fā)出一種只比1美分硬幣大一點的微型核電池（直徑1.95厘米，厚1.55毫米）。該實驗室稱其電力是普通化學電池的100萬倍，供電時間可達到5000年。

盡管核能作電池類的動力源已經(jīng)獲得部分應用，但此款電池的問世還是令人振奮。該研發(fā)團隊公布的資料顯示，這款核電池在體積和重量上有了巨大突破，而且在結(jié)構(gòu)上也更為穩(wěn)定。該核電池的最大創(chuàng)新之處是，研究者在電池中采用了液態(tài)半導體芯片。這一創(chuàng)新，克服了傳統(tǒng)核電池內(nèi)部固體芯片容易被放射線的帶電粒子損壞的問題。這意味著，便攜式動力源的難題有可能得到根本解決，并將為微型機電系統(tǒng)或者納米級機電系統(tǒng)找到合適的能量來源。研究者表示，微型核電池目前仍在基礎研究階段，盡管它的安全性毋庸置疑，但若作為普通產(chǎn)品出售，仍需一段相當長的時間。

電能來自核衰變

核電池又叫“放射性同位素電池”。它與人們比較熟悉的核電站是兩回事。它們不僅在規(guī)模上相差懸殊，發(fā)電原理也不一樣。核電站是利用原子核的裂變能發(fā)電的；而核電池則是將放射性同位素衰變過程釋放的熱能，通過熱電偶轉(zhuǎn)換成電能。

放射性同位素在核衰變時釋放的能量比一般物質(zhì)大得多，而且衰變時間很長，如1克鐳在衰變中放出的能量比1克木柴燃燒的能量大60多萬倍，衰變時間長達1萬年。不同用途的核電池，采用不同的放射性同位素，主要有鍶90、钚238、釙210等長半衰期的同位素。

核電池雖有多種形狀，但最外層都由合金制成，起保護電池和散熱的作用；次外層是輻射屏蔽層，防止輻射線泄漏出來；第三層就是換能器了，在這里熱能被轉(zhuǎn)換成電能；最后是電池的心臟部分，放射性同位素原子在這里不斷地發(fā)生衰變并放出熱量。核電池還有個特點，就是同位素在衰變時放出的能量大小、速度，不受外界環(huán)境中的溫度、化學反應、壓力、電磁場等的影響。因此，核電池以抗干擾性強和工作穩(wěn)定可靠而成為電池家族中的佼佼者。

民用開發(fā)升溫

核電池已廣泛用于軍事和航天領域。在太空中遨游的衛(wèi)星和航天器，對電源的要求特別嚴格，既要重量輕、體積小，能經(jīng)受強烈的震動，而且還要求使用壽命長。現(xiàn)在它們使用的能源，主要是太陽能電池。但是，在太空遨游中總不能都迎著太陽飛，要是在陽光微弱或者沒有陽光的空間飛行時，太陽能電池就失去了用武之地。例如航天器到火星或木星上去考察，就得背離太陽飛行，這就得依靠核電池提供電源。因此，國外在上世紀70年代相繼發(fā)射的幾個木星探測器，以及后來發(fā)射的火星探測器，都裝有高性能核電池。

大海的深處，也是核電池的用武之地?，F(xiàn)在已將核電池用作水下監(jiān)聽器、海底電纜中繼站和海底潛艇導航信標的電源，它們的工作時間可長達十幾年，而且可以長期不用人去看管和維修。

在醫(yī)學上，核電池已用于心臟起搏器和人工心臟。眼下植入人體內(nèi)的核電池多以鉭鉑合金作外殼，內(nèi)裝150毫克钚238，整個電池18立方毫米。它可以連續(xù)使用10年以上。

由于對核能安全性的忌憚，核電池一直被認為不適合民間使用。 但現(xiàn)在核電池的民用化趨勢越來越明顯。最新的嘗試是手機核電池。2008年，經(jīng)過數(shù)十名專家長達12年的研究和上萬次測試，諾基亞公司研發(fā)出核能手機樣機。這款核能手機和傳統(tǒng)的手機外貌上沒有多大不同，唯一差別是內(nèi)置了一塊核電池，理論上可以提供1萬年以上的電能供應。由于手機中內(nèi)置了一個小型的“核電站”，設計師預設了10余種安全措施。已經(jīng)披露的安全措施有：智能監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)在出廠時開啟，一旦發(fā)現(xiàn)用戶試圖暴力拆解手機，將自動關閉核能發(fā)電裝置；預警系統(tǒng)，核能手機通過衛(wèi)星信號同官方服務器時刻保持聯(lián)系，一旦手機出現(xiàn)異常，官方可通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)迅速找到手機的地理位置，并能通過網(wǎng)絡對手機進行關閉電源、系統(tǒng)鎖死等遠程操作。據(jù)悉，蘋果公司也在進行將核能電池運用在筆記本電腦上的研發(fā)工作。

利大還是弊大

盡管核電池的開發(fā)前景令人振奮，但是一提到“核”，總是讓很多人聯(lián)想到蘑菇云和切爾諾貝利核電站事件，人們擔心核電池存在核污染風險。

其實，盡管核電池最核心的部件都是由放射性物質(zhì)制成，但是在正常的工作條件下卻是很安全的。以心臟起搏器所用的核電池為例，它的最大放射劑量和一只夜光手表上的熒光粉的放射量相同。在一年內(nèi)，人體所接受的輻射總劑量只相當于進行一次胸部X光透視的劑量。當然，核電池存在放射性污染隱患。1964年，美國一枚導航衛(wèi)星運載火箭失靈，導致衛(wèi)星上的钚核電池爆炸，所釋放的放射性物質(zhì)散落地球。此外，電池如果在有效期內(nèi)破損，其內(nèi)部的放射性元素會帶來污染。

核電池的另一個弊端，是它昂貴的價格。核材料的稀缺和難以加工成為決定其價格的首要因素。核電池的開發(fā)與應用可以用一句話概括：道路是曲折的，前景是光明的。▲