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我國已造出國產(chǎn)核電池 將裝上嫦娥三號月球車

作者: 來源:文匯報 發(fā)布時間:2012-08-13 瀏覽:

    中國儲能網(wǎng)訊: 將于明年隨“嫦娥三號”登月的我國首輛月球車,也將裝載核動力裝置。

    本周登陸火星的“好奇號”探測器此刻正在遙遠的紅色土地上張望。對“非專業(yè)航天愛好者”來說,要從外形上區(qū)分“好奇號”和它的前輩、比如“勇氣號”“機遇號”,其實遠比想象來得簡單:

 

    資料圖:嫦娥三號計劃搭載的月球車模型。

    “好奇號”身上,那對早已被視為太空飛行器標志的“翅膀”――太陽能電池翼片――消失了。

    收起慣常的“翅膀”,正是為了飛得更遠。“好奇號”是人類建造的首輛核動力火星車。而且,隨著人類不斷走向深空,航天器對核能的依賴也會越來越大。

    事實上,將于明年隨“嫦娥三號”登月的我國首輛月球車,也將裝載核動力裝置。這將使我國成為繼美俄之后,第三個將核動力應用于太空探測的國家。

    核能利用也可以“微型化”

    普通人也許慣于將核能與核電站、核潛艇等“大家伙”聯(lián)系在一起,但中國探月工程首席科學家、中國科學院院士歐陽自遠告訴記者,在航天器上,核能是以另一種“微型化”的方式被利用的。“好奇號”上搭載的核動力裝置,是一枚重約45公斤、發(fā)電功率140瓦的核電池。

    原理并不難解釋:電池中的放射性核燃料不斷進行衰變,釋放出熱量;經(jīng)過溫差熱電轉(zhuǎn)換器的作用,最終形成電流。

    與核反應堆靠的是裂變反應發(fā)電不同,核電池基于衰變反應,能量釋放遠不如裂變劇烈(不加控制的裂變就是核爆炸)。

    但衰變釋放的能量也不容忽視。日本福島核事故中,搶險人員之所以要迅速重建被破壞的堆芯冷卻系統(tǒng),就是為了導出核燃料衰變產(chǎn)生的熱量。否則,高溫會熔解金屬保護殼,導致嚴重核泄漏。

歐陽自遠告訴記者,無論是“好奇號”,還是中國的月球車,核電池中使用的燃料都是钚238。钚238的半衰期有80多年。這個時間足夠長,使钚238能支撐電池持續(xù)工作幾十年。

    上??臻g電源研究所研究員李國欣告訴記者,钚238衰變時,表面溫度可以達到五六百攝氏度,足以讓钚金屬塊呈現(xiàn)出熾熱的紅色。在核電池中,它相當于一個熱源。這種核電池,更規(guī)范的名稱是“放射性同位素溫差電池”。它的能力雖不足以讓火箭升空,卻可以用于小規(guī)模供電,比如,讓火星車以低速移動,并與地球通話。

    讓飛行器對惡劣環(huán)境“免疫”

    李國欣告訴記者,對深空探測來說,核電池意義重大。在太空中,飛船能依靠的只有太陽能與核能。飛船距離太陽越遠,陽光越是微弱,太陽能電池板的發(fā)電能力就越低;為保證飛行器的能量供應,就需要應用核電源。

    歐陽自遠表示,“好奇號”火星車自重近1噸,大約是2004年登陸火星的“機遇號”和“勇氣號”的5倍,對能量的需求也更大。核電池不僅不受光照影響,對其他惡劣的外部環(huán)境,比如真空、極冷、極熱、宇宙輻射等,也基本“免疫”。

    歐陽自遠告訴記者,我國的月球車實際上同時使用太陽能和核能作為能源。月球的自轉(zhuǎn)一周是28天,等于說一個“月球夜”會持續(xù)14天。黑暗中的月面,溫度驟降到零下100多攝氏度,為防止車載儀器被凍壞,休眠中的月球車就得靠核電池的能量來保溫,并維持與地面的通訊。而一旦新一個白晝來臨,太陽能電池就能重新驅(qū)動月球車工作。據(jù)了解,從上世紀中葉起,核電池就在太空領域應用。但隨著美蘇太空競賽的冷卻,人類探索深空的腳步放緩。而在近地軌道,核電池的性價比不及太陽能發(fā)電。此外,目前全球钚238主要產(chǎn)自俄羅斯,燃料來源的局限也拖累了核電池的應用。

    中國自主研發(fā)邁出大步

    據(jù)歐陽自遠介紹,我國月球車搭載的核電池,是由中國原子能科學研究院牽頭研發(fā)的。

    記者沒能采訪到中國原子能科學研究院的相關負責人。但從該院官方網(wǎng)站上,同樣可以收獲不少信息。綜合該網(wǎng)站過去幾年陸續(xù)刊登的文章,從2004年開始,該院正式啟動航天用同位素電池的研發(fā);到2006年,研制出我國第一顆钚238同位素電池;2008年通過了專家組的鑒定。這顆電池的研制成功,填補了我國長期以來在該研究領域的空白,標志著我國在核電源系統(tǒng)研究上邁出了重要的一步。

    據(jù)原子能院的官網(wǎng)文章介紹,第一顆“國產(chǎn)”同位素電池的各項指標均超過了預期要求,研制全過程安全無誤,功率為百毫瓦級。

    雖然功率與“好奇號”電池的140瓦左右的功率還有距離,但據(jù)歐陽自遠介紹,只要研發(fā)成功第一顆電池,就可以說突破了同位素發(fā)電的主要技術難點。今后,如果要做大功率,只需相應地增加核燃料钚238的使用量。他表示,在我國未來的深空探測計劃――比如火星探測中,核電池可能發(fā)揮越來越大的作用。

 

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關鍵字:我國 國產(chǎn) 電池

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