核发电是什么原理发电(核发电站发电原理)

核发电是什么原理发电(核发电站发电原理)

当我们还在幻想自己的手机能不能随心所欲的上网而不用担心充电的时候,它可以用一百年无需充电 核电池已被科学家发明并用于航空航天领域。那么这种核电池真的可以不用充电吗?它是如何工作的?

核电池又称放射性同位素热电发电机,又称原子能电池。核电池和核电站的发电原理不同。核电站要复杂得多。首先,核能转化为内能,再将内能转化为机械能,再将机械能转化为电能。但是核电池就不用那么麻烦了。核电池是由碲化铋和碲化铅等性能优良的半导体材料串联而成。热源和换能器达到发电的效果。

核电池利用衰变原理,核电池有多种类型。以航天器核电池常用的“燃料”钚238为例,它在衰变过程中会产生一个α粒子,这个α粒子会因受阻而减速,从而释放热量。据实验计算,钚238在衰变过程中的功率密度为0.41w/g,半衰期可高达87.7年。至于我们前面提到的半导体材料,它可以将钚238在衰变过程中产生的热能转化为电能。主要方法是将两个不同的半导体元件串联起来,形成电池的两个极。它是电能,这个过程不断地产生电能。我们将这种现象称为热电动势。放射性同位素的连续组成和温差形成了核电池。简单来说,核电池的工作原理是将热量转化为电能。

核电池不仅体积小,而且重量轻。它们使用起来非常方便,最重要的是,它们的使用寿命很长。核电池不充电真的可以用上百年吗?其实从它的原理我们也可以知道,整个过程都是在不断衰减的,这也意味着经过一定时间后,能量就会耗尽,核电池就变成了“废品”。航天器电池的寿命长达数十年甚至数百年,足以满足人们对核电池的需求。

核电池的寿命比太阳能电池板要长很多,所以在航天领域,大多使用核电池。 “使用了45公斤的核电池。就连现在的火星探测器“毅力号”也使用了类似“好奇号”的核电池。事实上,核电池不仅应用于航天领域,还应用于医疗领域,比如心脏起搏器,它可以在人体内工作十年,所以对于患者来说,不仅没有放置它的负担,也避免了因为时间问题而继续手术,但是因为核电池在使用时会释放放射性污染遇到火灾,如果病人死后火化,核电池也会火化,后果很危险,所以后一种核电池的心脏起搏器就停产了。

很多人也会有这样的疑惑,既然核电池使用寿命长,抗干扰性强,为什么不能民用呢?主要原因有两个,一是心脏起搏器失活的原因是一样的,其放射性罐得不到解决,它的使用和它带来的污染在民用上是无法平衡的。或许未来科技的不断发展可以找到更好的方法,但是目前我们还解决不了这个污染问题,用在航天领域是合适的,因为国家可以控制,而且是方便人们探索宇宙;二是核电池成本太高。比如我们知道的钚238,一斤钚238要几千万美元,而美国的探测器需要用到45公斤的核电池,需要非常大的资金支持,一个国家有承受这么高的代价。大量的核电池都还很难,更何况是我们普通人。因此,核电池的成本价格并不亲民,民用方面难以突破,只能用于航空航天或其他军事领域。

核能发电原理介绍到此结束。

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