危险又好用的特殊电源——同位素电池

电池是近100年来人类的重大发明之一，人类没有电就什么也做不了。提供电的方式有很多种，其中最大的一种叫电网。大电网的总容量往往高达几千万千瓦，可以保证特大城市、省级单位乃至一个中等国家的整个用电负荷。中小型电网可以保证一艘独立大型船舶的全部用电，其总容量一般在几万到几千千瓦。至于陆地上的机动车，也有自己独立的电力系统，容量从几千千瓦到几百千瓦不等，已经不能算电网了。还有更小的独立电力系统，比如现在几乎人人都有的手机，其电源需要由专门的电池来提供。从过去的镍锌电池到现在流行的锂电池。电池的特点就是可以为独立的小电力系统提供持续的电源。电池可分为一次性电池和可多次充电使用的电池。尽管现代电池有多种形式。

但大多数寿命有限，普通化学电池使用一次最多只能维持几个月到1~2年的正常使用寿命；即便是可以充电上千次的手机电池，到最后也只能使用4~5年。充电上千次，使用寿命4~5年，对于大多数民用小型移动电器来说，基本够用了。但对于天上飞的卫星、探测器来说，寿命还是不够长。因为现代先进卫星基本寿命大多在20年以上，一些飞入深空的探测器甚至起始设计寿命就达到40~50年，目前所有常规电池都无法达到这么长的寿命。而且，在火星、木星轨道以外的深空，太阳能已经非常微弱，无法使用靠近地球长期使用、反复发电充电的太阳能光伏设备和充电电池。于是同位素电池就出现了。 “放射性同位素电池”简称同位素电池，其基本原理是将放射性同位素的衰变能转化为电能。

将放射性同位素衰变能转化为电能的技术途径有十几种，最常用的是放射性热电发电机，简称RTG；还有“放射性伏打效应”、“衰变耦合磁共振”、“往复振荡悬臂梁”、“热离子发射”等等。放射性同位素热电发电机于1956年首次研制成功，是第一种实用化的同位素电池，问世后立即用于航天设备供电，具有减轻发射重量、保证设备长年连续工作等优点。放射性同位素电池的热源是放射性同位素，在衰变过程中，会不断以射线的形式释放出热能。放射性同位素电池所用的放射性同位素主要是锶90，半衰期为28年；钚238的半衰期为89.6年。同位素被置于电池中央，四周环绕着热电元件。放射性同位素发射出高能α射线，在热电元件中将热量转化为电流。从上述常用放射性同位素的半衰期来看，从28年到近90年不等。因此瀚海狼山（匈奴狼山）认为，同位素电池基本可以保证30年甚至60年的长期稳定供电。

而且不受任何外界温度和环境的影响，不需要外界能量的辅助，因此使用起来非常方便。但缺点也是显而易见的，毕竟高放射性物质走到哪里都会让人心生畏惧，美国、苏联早期卫星上的放射性电池就随着卫星残骸一起坠落，一度引发恐慌。因此同位素电池后来只用在了永远无法返回的深空探测器上，近地航天器还是使用基本无放射性的太阳能电池板来发电。同位素电池的另一个弱点就是发电能力非常弱，只能提供几瓦，最多也就是几百瓦的电能，无法和压水堆等几万到几百万千瓦的大功率核电机型相比，因此它的应用范围也受到了进一步的限制。