你知道嗎？下一次「核戰爭」已經近在眼前了，只不過這次的主角並不是什麼「殺傷性武器」，而是「核電池」。

核電池或挑起一場新的「核戰爭」

那麼，核電池是什麼時候出現的呢？它又經歷了怎樣的發展歷程？它真的能用一萬年嗎？

核電池的發展回顧

人類和核能之間的「孽緣」基本都開始於上個世紀，核電池也不例外。它是在1913年，由英國物理學家亨利·莫塞萊發明的。

那一年，他利用水晶X射線衍射法觀察和測量了多種金屬化學元素的波譜，在首創莫塞萊定律之後，順便設計了世界上第一個核電池。

亨利·莫塞萊發明出第一個核電池

根據資料來看，當時這塊核電池使用的是20mCi的β放射源，採用直接收集機制獲得150kV的電壓以及電流。不過，這塊電池也有不少缺點，其中最典型的，就是對真空環境有著嚴格的要求，在這種情況下，它的可應用領域很少。

後來，人們都發現了核電池的壽命要比普通電池長的多，這種優點剛好符合那一時期準備起步的航天探索事業。所以，一批科學家在忙著搞「核武器」，另一批科學家則忙著研究核電池。

自上世紀五十年代開始，核電池就開始進入了快速發展的階段，人們通過熱電轉換機製造出了適用領域更寬泛的核電池，相關的研究甚至擴展到了器件製造和應用方面。

用熱電轉換機製造出核電池

眼看著這種「超長壽命電池」不斷取得研發成果，美國在1956年就制定了核動力輔助計劃（簡稱SNAP），希望核電池的研究可以助力航天發展。到1961年，他們便已實現讓核電池飛上太空的壯舉了。

如今，核電池的發展已經過去了百年，人們學會了使用核廢料製作核電池，進一步提升它的發電性能和壽命等等。

比如，此前美國的NDB公司就表示，他們通過相關技術，造出了一種新型核電池，這種電池的壽命甚至能達到2.8萬年左右。

NDB公司研製出了一種新型核電池

那麼，為什麼核電池的壽命能這麼長呢？它的工作原理到底是什麼？

核電池的分類及工作原理

核電池又叫放射性同位素電池、原子能電池，雖然與核武器、核電站之類的共同起步發展，但是知名度相對較低，一直比較低調。這就導致大家對它產生了一些誤解，比如不少人都覺得核電池就和核電站的發電原理一樣，它就是「濃縮版」的核電站。

核電池是一种放射性同位素電池

但事實上，核電站是利用核反應堆當中，原子核裂變釋放的核能來發電的，而核電池的發電原理和核裂變一點兒關係都沒有。因為它的工作原理，是讓其中的同位素衰變產生能量，然後再將這些能量轉換成電。

正是因為有這樣特殊的發電原理，所以核電池的分類是按照「轉換方式」來區分的。人們將其分成了兩大類，分別是非熱轉換型核電池和熱轉換型核電池。並且這兩大類之下可以繼續細分，比如非熱轉換式還可以分為直接充電型、直接轉換型和間接轉換型。

那麼，這兩種不同形式的核電池，工作原理又有何差異呢？

核電池的轉換方式可以分為兩類

首先來說說熱轉換型核電池。它算是起步發展比較早的一類，技術發展相對成熟。從其名字就能看出，它是利用同位素衰變後產生的熱能來發電的。

首選的同位素有人工合成的化學元素鋦244、鋦242以及鈈238，這之中大家比較熟悉的應該是鈈238，畢竟它是世界上第二個被合成的超鈾元素。

鈈238是第二個被合成的超鈾元素

鈈238不僅能夠在衰變的過程當中，釋放出大量的熱量以供發電，其半衰期的年限還特別長，大約為87.74年。這就意味著，從理論上來說，你擁有了一塊由鈈238製成的核電池，少說也能用幾十年，如果愛惜一點，它的壽命甚至比你家房子的產權年限還長。

目前這類電池常用的機製為熱離子轉換、熱光電轉換、賤金屬熱點轉換等等，其中熱離子的轉化效率雖然高達20％，但是用於轉換的原料鋦244產量比較少，價格十分昂貴，無形中就提升了製造成本。

熱轉換型核電池製造成本昂貴

其次再來看看非熱轉換型核電池。

這類電池主要依靠同位素衰變放出β粒子來發電。以直接充電式核電池為例，它的基本結構就包括放射源、真空系統、電荷收集裝置。工作原理是在真空環境之下，發射源發出β或者α粒子，然後被電荷收集裝置捕捉到形成電場。

其實從不同核電池的發電原理來看，之所以有人宣傳它能使用1萬年甚至更久，主要是根據其中同位素的半衰期長短來判斷的。不過雖然核電池的半衰期很久，但是也頂不住一直消耗，所以它的實際使用年限應該還是和「用電量」息息相關。

核電池使用年限與用電量息息相關

正因如此，目前「能用一萬年」還是有些誇張宣傳的意味，再者也沒有人有那麼「長壽」，真的目睹這個電池在1萬年後才耗盡電量。

不管怎麼說，核電池的壽命對比其他電池來說，都要長的多，目前研發的核電池大多適用於「耗電量」不太大的設備。

此外，想讓核電池真正成為人們「夢想中」那種，能夠順利使用千年或者萬年的「超級電池」，還需要進一步改進能量轉換機制，因為大部分核電池的能量轉換效率都太低了，這是一種浪費。至於將核電池推廣進行民用，估計還有十分漫長的路要走，畢竟它們的造價實在是太高了。

核電池的造價太過高昂

不知道NDB公司研製出用「核廢料」製作的納米級鑽石核電池，能不能依靠廉價的原料，拉低核電池的市場價格。若是價格夠低的話，大家還是很樂意買一塊來用用的，不求千年萬年，哪怕用5到10年也不虧。

那麼，若是未來核電池的研製取得了更大的進步，它將會被應用在哪些領域當中呢？

核電池可以應用在哪些領域中？

首先就是航天領域了，這一領域是各國角逐的主要目標。其實將核電池應用於太空探索，不止是看重它壽命長，還有重量輕，以及小、能夠經受強烈振動之類的要求。從目前的情況來看，核電池滿足了大部分要求。

因此早在旅行者1號進入太空遨遊的時候，美國就為它裝上了長效RTG核電池。根據資料來看，它的核燃料是以鈈238為主的，咱們在上文中提到過，這是熱轉換型核電池的首選元素。在擁有了這一電池之後，遠遊長達幾十年的旅行者一號，在2025年前依舊能與咱們保持聯絡。

旅行者一號的核電池使其能保持運作至2025年

其次就是在進入民用領域後，核電池可以用在手機、電動汽車之上。在裝上核電池後，大家就不用再尋找充電寶和充電樁了，因為有生之年內，電池的電量是消耗不完的。

不知道核電池普及使用的這一天，何時才能到來呢？

一旦核電池被普及，或許就不需要充電了

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