作者:周熙檀 来源:中国科学报 发布时间:2012-12-27 8:19:28
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中国科学报:核电池民用言之尚早
 
■本报记者 周熙檀
 
我国自主研发的核电池将随“嫦娥三号”登陆月球,这则消息发布后,核电池受到舆论关注。
 
而近日,在淘宝“邻它!百爱特”店里,一款号称20年不断电、不充电的民用核电池NanoTritium售价6980元,让核电池再次引起网民讨论。
 
不用充电满足了电子时代人们对于电池的期待,但谈“核”色变的心理使一些人对核电池的安全性心存疑虑,而实际上,以“微型化”方式被利用的核能,转化效率和法规问题才是关键。
 
温差热电核电池需求大
 
核电池主要利用放射性同位素在衰变过程中产生热和放射性粒子发电,所以原理有两种。一种是温差热电核电池,利用衰变产生热能,通过热电材料转化为电,无论是“好奇”号,还是将随“嫦娥三号”登月的我国首辆月球车,所使用的都是温差热电核电池。
 
“这种核电池造价非常昂贵,功率比较高,一般至少几瓦到上百瓦。”中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所副研究员陆敏说。
 
“核电池寿命长,不受恶劣环境影响,是太空中非常必要的能源补充。”西北工业大学空天微纳实验室教授乔大勇说,这一特点,也满足了处于深海、远海、急流险滩处的灯塔和导航浮标。
 
温差热电核电池在极度“瘦身”后,还能实现为心脏起搏器供电。
 
目前心脏起搏器使用锂电池,8~10年的电池寿命意味着患者在这个周期后就需要进行一次手术更换起搏器,而且,心脏起搏器电量耗尽导致死亡的案例并不鲜见,2008年就有一个5岁男童因此丧命。
 
核电池长寿命优势显而易见,但其至今尚未形成产业,主要原因是放射源价格太贵。而价格也是制约核电池形成产业的原因之一。以放射源钷147为例,“1毫居价格大概几百元,而一般一块电池要使用几百毫居,这就意味着一块电池就要几万元甚至十几万元,而且其功率还很小。”乔大勇说。
 
辐射伏特核电池误区多
 
另一种核电池工作原理是利用辐射伏特效应把放射性粒子的能量转化成电能,功率在纳瓦到毫瓦量级,也被称为微能源。今年8月,美国佛罗里达州City Labs实验室发布了世界上首个氚电池,名为NanoTritium,即淘宝上售卖的二手电池。
 
对于这种核电池,认识误区很多。
 
在百度百科里关于“微型核电池”的描述中有这样一句:“可用于手机充电,可以让你的手机不充电使用5000年。”核电池寿命取决于放射性同位素的半衰期,比如氚电池寿命大概12年,镍63电池则可达100年。
 
清华大学辐射防护办公室常务副主任朱立博士说:“其功率最多只有0.84毫瓦,这表明NanoTritium还不能应用到手机等领域。”
 
另有网友认为核电池很危险,“只要是核物质就都存在γ射线,而γ射线穿透性强,钢板都挡不住”。
 
对此,陆敏解释说,核电池用同位素一般都没有γ射线,而辐射伏特效应核电池一般使用纯β辐射放射源,其对物质的穿透深度也很浅,几张纸就能挡住,没有外辐照伤害。
 
“淘宝售卖的核电池虽然不存在安全性保障的问题,但是,存在辐射安全管理问题。”朱立强调,环境保护部《放射性同位素与射线装置安全和防护管理办法》明确规定,放射源的豁免需要出具备案证明文件,也就是说需要经过审批。
 
产业应用言之尚早
 
目前,专家对我国核电池基础研究与国际的差距的认识并不统一,但是对于产业化应用的讨论,他们一致认为言之尚早。
 
陆敏认为,微机电系统将是未来核电池大规模应用的领域之一。
 
而另一个应用领域则是物联网。“据美国专家调研,假如没有长寿命、不用更换的电源来作为物联网节点供电,90%的物联网根本不可能实现。”陆敏说,核电池恰恰具有这些特点。
 
但是,核电池的大规模使用还有很多亟待解决的难题。
 
现有技术还无法解决核电池能量转化效率低的问题。核电池储存能量很大,但转化效率只有1%~3%,远远低于太阳能电池。由于输出功率太小,无法单独驱动移动电子设备。
 
制约核电池产业发展最主要还是法规的问题。“在民用领域,不受管制地使用核电池是很危险的。”乔大勇说,“国际上对于核电池的民用都存在法规限制,有些放射源的半衰期甚至上千年,一旦不小心遗弃在某个地方,伤害和影响就将持续千年,只有对核电池的制造、流通和回收制定完善的法律、法规并严格执行,这一具有美好未来的能源才能真正变成现实。”
 
《中国科学报》 (2012-12-27 第1版 要闻)
 
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