核燃料电池(核电池为什么不能民用)

当我们每天还在苦思冥想的时候，要是我们的手机能在网上刷视频而不用担心电量就好了，那种不用充电就能坚持很久的核电池就已经被科学家传承下来了。

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“核电池”听起来像是一种神秘的物质。它以核能为动力，听起来很有科技感。还有人声称电池可以持续“一万年”。当我们人类使用核电池的时候，我们可以无限使用电吗？接下来，让我们从它是如何与疑惑一起工作来了解真相。

核电池具有放射性

核电池有很大的安全隐患。大多数核电池必须使用一种元素——钚。钚本身的危险系数非常高，大威力原子弹使用的主要元素就是钚。原子弹大致可以分为钚弹和铀弹。钚弹的爆炸力更大。通常铀弹的核装药系数在15公斤到25公斤之间，但使用钚只需要5公斤到10公斤。

元素——钚元素钚

原子弹的钚和核电池的钚不完全一样。原子弹中的钚是钚-239，而核电池中的钚是钚-238。区别在于中子。这意味着核电池中的钚是一种相对安全的产品，不会爆炸。

核电池原子电池

但是核电池在使用前还是需要进行检测，确保没有问题才可以继续使用。但如果检测结果不好，就会对人体造成伤害或者导致严重后果。因此，为了安全起见，我们应该尽量避免在日常生活中应用核电池。比如开车的时候要记得关好核电站内部的门窗，安装防护设备，远离辐射源。

钚弹钚弹

目前市场上主流的几款核电池是美国公司三菱重工和日本公司东京电力。三菱重工是世界上第二大核反应堆供应商，拥有约2.5亿千瓦时的核电机组，其中包括德克萨斯州的奥斯汀核电站。

东京电力公司是一家综合能源供应商，拥有多个核电站，总装机容量超过1.8亿千瓦，其中包括3兆瓦压水堆核电机组。它的优点是无污染，寿命长，稳定性强，效率高，价格相对低廉。

压水堆示意图压水堆示意图

但也有一些弊端，即当某一区域受损时，核反应堆内的热量会释放到外部，造成严重破坏；另一方面，如果放射性物质泄漏到环境中，也可能影响人体健康。所以在我们看来，核电池虽然好用，但也需要注意安全。

那么什么是核电？

核电又称核燃料循环，是指从事核燃料组件制造、贮存和运输以及相关技术研发的各类核电厂。根据我国核电发展现状，我国短期核心电池的进步潜力仍然巨大。届时，核电比重将达到10%~15%，即每年新增装机容量约300 ~ 400万千瓦。

核电厂核电站

核电建设投资巨大。目前国内只有1号和4号三个机组已经具备商业条件，未来将有更多项目投入商业使用和运营。

预计到2025年，我国核电总装机容量有望超过5000万千瓦。到那时，核电将成为我国最重要的能源之一，在国家整体电网结构中的地位将日益上升。核电站是核工业的基础，也是世界上最复杂的工程。作为一种燃料，核能极其危险。在核电发展史上，有过两次严格禁止核燃料供应的政策。

核电站核电站

第一次是20世纪60年代末实施的《限制核扩散法》。该法律禁止所有核电厂使用铀-235作为裂变材料。第二次是上世纪70年代初，美苏爆发冷战，核武器需求激增。因此，当时的政府决定从1974年开始逐步取消核电站的安全标准，并停止向非核能系统供应燃料。直到20世纪80年代初，核燃料供应才得以恢复。

但当时国际社会意识到核电技术已经具备商业运营的条件，因此核电项目迅速普及。

铀235原子核的裂变铀235核的裂变

核电池到底是怎么进行发电，原理是什么？

核电站的发电原理和核电站完全不同，核电站的工作原理非常复杂。它是一个核能在运行中是内能，内能之后会像金属的力学原理一样转化为机械能，最后被机械能加热反应，变成电能的过程。

但是，另一个工作领域的核电池不需要这么复杂。核电池从一个重要的概念开始:热电效应。事实上，“高大上”的“核电池”是一种在不断衰减的过程中产生热能的设备，而这种热能会进入下一个反应，所以会产生温差，然后利用热能发电。

热电效应热电效应

这里的“热”不仅包括水蒸气和气态物质本身的热能，还包括核反应堆内部产生的热量，甚至核废液都可以转化为热能。在化学理论中，热可以产生电，准确地说，它可以在一定条件下产生认可的温差，从而产生电流。因此，它仍然需要使用合适的热源和换能器来达到发电的效果。

核电池材料核电池材料

核能发电的具体操作过程是，核电池的R&D工作人员将几根铜线和铁丝间隔连接起来，形成一个流动的电路。当这条线被外界加热时，谷物中就会产生电流。

核电池原子电池

不同的金属在自由电子的运动中有不同的能级，在被加热的过程中会产生大量的电位差，进而在回路中形成电流。这就是塞贝克效应在热电效应中的应用。生活中也有很多利用热电效应作为传感器的例子。

热电效应热电效应

比如我们每天在厨房的时候，会用到燃气灶的熄火传感器。当里面的火燃烧时，传感器会产生电流。如果火焰不小心燃尽，电流就会消失，燃气灶的阀门也会相应关闭。核电池就是利用了这种反应，里面的各种能量相互转化，最终形成了它的发电功能。

煤气灶煤气喷灯

核电池主要使用方式有哪些？

在[/k0/]探测领域，核电池是应用最广泛、最合适的，因为它的寿命比太阳能电池板长得多。例如，2012年，美国研究人员在火星探测器好奇号上使用了多达45公斤的核电池。与此同时，最新的火星车“坚韧”号也使用与好奇号几乎相同的核电池进行火星探测。

火星漫游车“毅力号”结构“坚韧”号火星车的结构

事实上，不仅在航天领域，在医疗领域也在大量使用核电池，只是其技术还不够成熟，所以只有少数医疗项目在使用。比如医院里用来刺激心脏的仪器起搏器，可以在人体内工作长达十年，大大减轻了患者身体的负担，同时也避免了高频手术的痛苦和时间。

可民用的核电池民用核能电池

因为核电池遇到火源会释放污染，如果病人死后需要火化，核电池也会被火化，后果会很危险。因此，后一种仪器已被国家要求停产。

电池发电真的可以续航一万年？

其实根据核电池的工作原理，我们也可以知道，核电池发电的整个过程是不断衰减的，也就是不断弱化的。这意味着核电池在使用一段时间后，内部能量会在一段时间内逐渐耗尽，最终的结果就是无法发电，于是核电池就会变得像废品一样。

太阳能电池板原理太阳能电池板原理

但就目前的科技水平和进步来看，核电池在航天器上只能用几十年或上百年。这足以满足对核电池的需求，而且核电池的寿命要比太阳能电池板长得多。但是达不到网上大家说的一万年。希望未来的科技能让这一切早日发生。