原子电池长寿又可靠

放射性同位素原子核不断衰变并发出辐射。辐射和物质之间的相互作用可以将动能转化为热能、电能或光能。

什么是原子电池

原子细胞是放射性同位素细胞，也称为核细胞。使用的放射性同位素主要是锶-90、钚-238和钋-210。目前，锶-90和钚-238是两种最常用的原子电池。

原子电池有两种工作原理:一种是将放射性同位素衰变产生的热能转换成电能，这就是热转换型电池；二是将放射性同位素衰变释放粒子的功能或其二次效应转化为电能，属于动态能量转换类型。目前，最成熟的研究和实际应用是静电热电电池，也称为温差原子电池。它利用温度变化产生电势差来发电。该热电偶转换装置结构简单，体积小，重量轻，性能稳定，但转换效率低，只有5%-10%，电池功率相对较小，只有几瓦到几百瓦。

原子电池不需要阳光和电磁干扰。它们可以在失重、强风暴、极低温度等恶劣环境下工作，使用寿命长。因此，它们可以用作人造卫星和空间探测器的辅助电源。美国“阿波罗”月球表面试验站、“雨云”气象卫星、“先锋”木星探测器和“海盗”火星着陆器都装有钚238同位素电池。

根据2002年的统计，美国在22个航天器上安装了40个钚-238同位素电池，包括8颗人造卫星、5个登月航天器和9个探测器。钚同位素电池重量轻，使用寿命长，安全可靠。月球上的温度白天高达102℃，晚上降至-150℃。白天和晚上，高温和严寒交替出现。变化的范围非常大，条件非常苛刻。此外，月球上的夜晚比地球上的夜晚长14倍。在美国“阿波罗”登月计划中，五个钚-238同位素电池被安装在月球上，为25个仪器提供动力，使它们能够长时间保持正常运行。

在航天工业的推动下，原子电池取得了很大的进步，主要表现在以下几个方面:首先，功率有了很大的提高，现在已经出现了近千瓦功率的原子电池；二是热电转换功率的提高。美国布什*2003年批准的耗资近10亿美元的“普罗米修斯”计划的主要内容之一是开发一种新型高效同位素供电系统。

(2)长寿命电池

地面上使用的放射性同位素电池，如气象站、灯塔、航标、极地观测站和电源，并不太笨重。人们经常使用放射性同位素锶-90作为电源。

美国曾经在南极洲建立了一个无人气象观测站，使用放射性同位素热电偶型电池给铅蓄电池充电。这个发电厂的总重量是850公斤。它已经连续运行了八年，没有任何问题。长寿命电源显示放射性同位素电池。

如果把镍-63用作原子电池，它的体积可以小到1立方毫米，可以为微机电系统提供能量。这种电池可以输送到人体内，无需操作即可使用。安装在飞船上，可以实施长期遥控命令；制造一个bug可以非常秘密地收集信息。镍-63的半衰期为93年，发射β射线，易于保护，可提供50年以上的不间断电源。这是一种有前途的长寿命电池。

(3)微型电池

心脏是人类生活的引擎。患有心律失常或心动过缓的人不仅不能正常生活和工作，还可能危及生命。医生经常给这类病人安装起搏器，这样人们就不会感到不舒服，也不必担心生命安全。

心脏起搏器可以使用超小型放射性同位素电池作为能量源，其功率小于千分之一瓦，以每分钟60-70次的速度电刺激心脏，以保持心脏正常跳动。

钚-238通常被用作原子细胞心脏起搏器的能源，可使用约10年。前苏联*勃列日涅夫在1975年安装了一个原子电池心脏起搏器。