原子电池

将放射能转变为电能的装置

原子电池就是放射性同位素电池，也称核电池。采用的放射性同位素主要有锶-90（半衰期28年）、钚-238（半衰期89.6年）、钋-210（半衰期138.4天），一般功率为几瓦到几千瓦，寿命为几年到几十年。原子电池用得最多地使锶-90和钚-238两种。

原子电池即核电池，它是将原子核放射能直接转变为电能的装置。

有的原子电池是利用放射性同位素放出的射线产生热量，根据温差电现象通过热电偶将其转化为电能；也有的是利用射线作用于某些物质能发光的原理，先将辐射转变为荧光，再使荧光作用于硅光电池产生电能。这种原子电池的结构，和太阳能电池基本相同，是比较常用的原子电池。

还有一种原子电池是由辐射β射线（高速电子流）的放射源，收集这些电子的集电器，以及电子放射源与集电器之间的绝缘体三部分组成。放射源一端因失去电子成为正极，集电器一端得到电子成为负极，于是在两电极间形成电势差。这种原子电池可产生较高的电压，但电流较小。

常用作原子电池中的放射性物质有钚238、钷147、锶90等。这种电池的突出特点是：寿命长、重量轻、不受外界环境影响、运行可靠。主要用于人造卫星、宇宙飞船、海上的航标与游动气象浮标，以及无人灯塔之中。也把原子电池作为人工心脏起搏器的电源，在医疗方面得到了应用。

自从1954年美国首先研制钋-210原子电池（电功率0.0018瓦）以来，已研制成各种各样的原子电池。原子电池的工作原理用两种：一是将放射性同位素衰变产生的热能转变成电能，这就是热转换型电池；二是将放射性同位素衰变放出粒子的动能或它的次级效应转变成电能，这就是动态换能型。目前研究最为成熟，并且已经实际应用的是静态热电型电池，又称温差型原子电池。它是利用温度变化产生电位差而发电。热电偶转换装置结构简单，尺寸小，重量轻，性能稳定，但转换效率较低，只有5%～10%，这种电池功率比较小，只有几瓦到几百瓦。

原子电池不需阳光照射，不受电磁干扰，可以在失重、强风暴、极低温等恶劣环境下工作，使用寿命长，因此可用作人造卫星、太空探测器的辅助源。美国“阿波罗”月面试验站、“雨云号”气象卫星、“先驱号”木星探测器、“海盗号”火星登陆器，都安装了钚-238同位素电池。

据2002年统计，美国在8颗人造卫星、5艘登月飞船，9个探测器等22个航天器上，安装了40台钚-238同位素电池。钚同位素电池重量轻、寿命长、安全可靠。月球上白天温度高达102℃，晚上降到-150℃，昼夜高温和严寒交替，变化幅度十分大，条件非常恶劣。而且，月亮上的夜晚要比地球上的夜晚长14倍。美国“阿波罗”登月计划中，在月球上设置了5台钚-238同位素电池，为25台仪器供电，使他们长期维持正常工作。

原子电池受航天事业的推动，取得了较大发展，主要表现在：一是功率有了较大提高，现在已出现近千瓦功率的原子电池；二是热点转换效率的提高。美国布什政府于2003年批准的耗资近10亿美元的“普罗米修斯”计划，其主要内容之一就是发展新型高效率同位素电源系统。

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