嫦娥三號探測器采用核動力推進 代表世界最高水平

嫦娥三號探測器采用核動力推進 代表世界最高水平
嫦娥三號月球探測器發射在即，爲了能夠在月球上過夜;嫦娥三號需要長時間經受嚴寒帶來的極大挑戰。爲了突破這壹難關，我國嫦娥三號，將攜帶核能電池(是壹種核動力裝置)飛天。如能成功，就將使我國成爲繼美俄之後，成爲世界上第三個將核動力應用于太空探測的國家。
那麽，什麽是核能電池？其作用是什麽？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，爲什麽需要安裝核電池？
核能不僅是核裂變産生的，核衰變也産生核能
提起核能、核動力，人們也許馬上連想起核電站、核潛艇;馬上與核反應堆等“大家夥”聯系在壹起。其實這是壹種誤解。
目前廣泛采用核動力是利用可控核裂變反應來獲取能量，從而得到動力，熱量和電能。利用可控核裂變反應來獲取能量的原理是：當裂變材料(例如鈾-235)在受人爲控制的條件下發生核裂變時，核能就會以熱的形式被釋放出來，這些熱量會被用來驅動蒸汽機，直接提供動力，也可以連接發電機來産生電能。核能每年爲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堆進行的核裂變反應産生能量這壹種。核衰變反應也能放出的能量。核電池就是基于核衰變反應做成的。核衰變反應遠不如裂變那麽劇烈(不加控制的裂變就是核爆炸)，釋放能量也遠不如裂變那麽巨大。但衰變釋放的能量也不容忽視。如钚238衰變時，表面溫度可以達到五六百攝氏度，足以讓钚金屬塊呈現出熾熱的紅色。
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，就是爲了導出核燃料衰變産生的熱量。否則，高溫會熔解金屬保護殼，導致嚴重核泄漏。
什麽是核電池
核電池(又稱原子能電池或放射性同位素發電裝置)是指那些使用放射性同位素衰變時産生的能量轉化爲電力的裝置。核電池也叫同位素電池。(注：同位素是指有相同質子數，不同中子數的原子。如氕與氘互爲同位素。核素是指具有壹定質子數的原子，是壹種具體的原子，如氕或氘就是核素。同壹元素的不同核素互爲同位素。)
同理，同位素電池，就是利用同位素材料衰變過程中産生的能量放出的熱量，進行熱電轉化。其裝置名稱RTG(Radioisotope Thermoelectric Generator)是“放射性同位素熱電發電機”這個詞的縮寫。
核電池是通過半導體換能器，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，轉變爲電能。目前，核電池已成功地用作航天器的電源。(還用于醫學心髒起搏器和壹些特殊的軍事用途方面)。2012年8月7日，美國發射的好奇號火星車，順利抵達火星，其所用的核電池壽命長達14年。
核電池的類型和屬性
按提供的電壓的高低，核電池可分爲高壓型(幾百至幾千V)和低壓型(幾十mV—1V 左右)兩類;按能量轉換機制，它可分爲九類之多(直接轉換式和間接轉換式。更具體地講，包括直接充電式核電池、氣體電離式核電池、輻射伏特效應能量轉換核電池、熒光體光電式核電池、熱致光電式核電池、溫差式核電池、熱離子發射式核電池、電磁輻射能量轉換核電池和熱機轉換核電池等)。目前應用最廣泛的是溫差式核電池和熱機轉換核電池。核電池取得實質性進展始于20世紀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、速度不受外界環境的溫度、化學反應、壓力、電磁場等影響，因此，它可以在很大的溫度範圍和惡劣的環境中工作。


據了解，當放射性物質衰變時，能夠釋放出帶電粒子，如果正確利用的話，能夠産生電流。核電池有其穩定程度。通常不穩定(即具有放射性)的原子核會發生衰變現象，在放射出粒子及能量後可變得較爲穩定。核電池正是利用放射性物質衰變會釋放出能量的原理所制成的，此前已經有核電池應用于軍事或者航空航天領域，但是電池體積往往很大。 過去在電池的研發過程中面臨的重大難關之壹，就是爲了提高性能，電池大小往往比産品本身還大。
由美國密蘇裏大學計算機工程系教授權載完(音譯)率領的研究組曾成功爲“核電池”瘦身，所研發出的“核電池”體積小但電力強。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)，但其輸出能量遠比壹般化學電池爲高，發出的電力高達普通化學電池的100萬倍。