核电池发电_核能电池_核电池能做到吗

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电池能用核能材料吗？能永久不用充电？

核电池有很多种。寿命各不相同想要永久使用下去也是不可能的。最常见的是利用核材料衰变放出的热量进行温差发电。用这种电池的主要有旅行者1号、2号、最强火星探测器好奇号、最快飞行器新视野号、卡西尼号等这类价值奇高的高科技设备上。使用的核材料为半衰期88年的钚238，理论上讲，使用88年后发出的热量会剩下一半，再过88年剩下1/4。

这类电池使用的钚238是人造元素，价格也是非常高的，冷战结束后美俄都不生产钚238了。目前旅行者号使用了几十年还有电。另一种是贝塔衰变电池利用氚（氢-3）、镍-63、钷-147等贝塔衰变放出的电子进行发电。发电量是微瓦级别的，大概够电子手表用。半衰期最多的就100年。最后就是不算核电池的核电站了，例如美国福特号航母使用的核电站可以40年不加燃料。

一枚核电池能用50年，为什么祝融号火星车不用核电池？

祝融号是小型漫游车，载荷带不动核电池有一个常识上的误区，认为航天器的核电池是跟充电宝差不多储存电量，连跟线就可以使用。其实不然，航天器的核电池实际上是台小型热能发电机，放射性材料衰变放热，然后驱动热能发电机工作产生电力。上图是美国好奇号火星车使用的MMRTG（多任务放射性同位素热能发电机），他由八个放射性模块（每个模块含4.8公斤二氧化钚238）和一台斯特林热动发电机组成，可以提供125瓦的电力，满足好奇号火星车14年的工作使用（14年后热量衰减发电量降低）。

好奇号火星车这样一台MMRTG热电机总重量约为65公斤，其中发电机重45公斤，还要包裹在约30多公斤重的石墨外壳仿制放射性射线对科研仪器的干扰，加上电压调控设备全套系统总重量为99公斤。好奇号火星作为目前最大的火星车，总重量达到900公斤，花费99公斤用来安装这种MMRTG供电没什么问题。并且好奇号火星车重量大，携带设备多，传统太阳能电池板供电已经远无法满足需求，必须要用核电池才能满足长时间工作需要。

祝融号火星车但是我国的祝融号火星车总重量只有240公斤，花费将近100公斤重量用在核热电池上的话，哪里有其他载荷做其他事情？加上车体结构和信号收发装置恐怕就要超载了吧。同样道理，尽管美国的MMRTG核热电池在1977年就开始投入航天领域使用，但1997年的第一代火星车“火星探路者号”（10.8公斤）和2004年的第二代火星车“勇气号”（重185公斤）都没有配备MMRTG核热电池。

作为我国首个火星探测器天问一号以及首个火星着陆巡视器祝融号火星车，其技术水平已经超越美国第二代火星车机遇号，这已经非常了不起的成就了，想直接一步到位机遇号的水平显然是不可能的事情。美国的三代火星车，从小到大分别是火星探路者号、勇气号和好奇号，美国人花了近30年经历多次失败才走到这一步，放眼国际祝融号已经是非常巨大的跨越了，想要一口吃成胖子也不是这种吃法。

我国低调测试“钍反应堆”技术，这一黑科技能拯救全球核电站吗？

已进行或正在进行钍燃料发电研究的国家有英国、美国、巴西、德国、印度、法国、中国、捷克、日本、俄罗斯、加拿大、以色列、荷兰。也就是说，全世界在对钍燃料发电进行研究的国家不止中国一个，想要引领钍燃料发电技术的难度挺大，要算是黑科技，也是全世界不少国家都在研究的黑科技，但这么多国家都在开发的技术，还能算是黑科技吗？只能说是一个非常有前途的技术吧。

根据世界核能协会的说法，有数种现存的反应堆可以设计成以钍为燃料，其中头5种已踏入发展阶段，后2种仍是理论阶段：（1）重水反应堆；（2）超高温反应堆；（3）沸水反应堆；（4）压水反应堆；（5）快中子反应堆；（6）熔盐反应堆（包括液态氟化钍反应堆），美国橡树岭国家实验室曾经建造了一个原型，于1965-1969年运作；（7）加速器驱动次临界反应堆。

比如，现在美国的另一种钍燃料应用方式，是研发钍和“高丰度低浓铀”的混合燃料。这种新型核燃料是金属钍和“高丰度低浓铀”(铀-235丰度在5%至20%范围内)的混合物，将在美国生产，计划出口至印度等新兴核电市场，最快可以在2024年投入商业使用。金属钍有较高的熔点和较低的工作温度，抗堆芯熔毁能力强于金属铀。

这种新型核燃料燃耗很深，可在反应堆中停留的时间更长，燃料利用率更高。此外，新型核燃料产生废物的量将减少80%以上，“燃烧”时产生钚的量也将减少，这有利于防核扩散。再比如，荷兰在钍燃料上走的也很快。2021年3月2日，荷兰核研究和咨询集团表示，与代尔夫特理工大学、荷兰基础能源研究所和反应堆开发商Thorizon公司成立联盟，加快开发熔盐堆。

核研究和咨询集团称，合作伙伴最近取得技术开发进展，为进一步设计和测试用于熔盐堆的重要工艺和材料奠定了基础。除了生产能源，熔盐堆还可以提供优质的工艺热，同时还非常适合使用钍作为燃料。荷兰拥有独特的基础设施，非常适合研究和开发熔盐堆等创新的反应堆技术。Thorizon公司计划在2035年前建成第一座熔盐堆，并投入运行。

该反应堆将使用部分钍燃料，并示范这一技术。总之，不仅是中国，现在看全世界有资格染指和技术的高技术国家，都在钍燃料上展开了研究，而且研究的角度也各不相同，比如五种反应堆的技术线路都有人在研究。现在钍燃料的研究还只能算是刚刚起步，大概说谁家的更先进还有点早，大概要再过些年月才能看得出来吧。目前只能说，中国在钍燃料的研究上没有被落下，甚至可能还领先了半个身位，但钍燃料这场竞赛还有很长的距离，现在还无法断言谁能笑到最后。

本文到此结束，希望对大家有所帮助。