【手機不充電使用5000年---核電池】

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【手機不充電使用5000年---核電池】

 

 

10月9日美國密蘇里大學的研究小組對外宣稱，外觀僅有硬幣大小，使用壽命可達普通電池100萬倍的微型“核電池”已經被研發出來。

 

只需要一個硬幣大小的電池，就可以讓你的手機不充電使用5000年。

 

核電池可分為高電壓型和低電壓型兩種類型。

高電壓型核電池以含有 β射線源（鍶-90或氚）的物質製成發射極，周圍用塗有薄碳層的鎳製成收集電極，中間是真空或固體介質。

 

以氚為放射源的試驗電池,直徑為9.5毫米，長度為13.5毫米，電壓500伏時電流為160皮安，12年衰降50％（若用鍶-90，25年衰降50％）。

“卡西尼”宇宙飛船核電池推動低電壓型核電池又分為溫差電堆型、氣體電離型和熒光－光電型三種結構。

 

溫差電堆型的原理同以放射性同位素為熱源的溫差發電器相同，故又稱同位素溫差發電器。

 

氣體電離型核電池是利用放射源使兩種不同逸出功的電極材料間的氣體電離，再由兩極收集載流子而獲得電能。這種電池有較高的功率。

 

人造心臟的放射性同位素動力源用的燃料是钚－238。

在太空中邀遊的衛星，它對電源的要求特別嚴格，既要重量輕、體積小，能經受強烈的振動，而且還要求使用壽命長。

 

因此，國外在70年代初期相繼發射的幾個木星探測器上，都裝有用氧化钚和鉬製做的高性能核電池。

 

後來發射的火星探測器，也裝有類似的核電池。

在氣象衛星雨雲號上也安裝了放射性同位素電池。

 

這種氣象衛星環繞地球周圍的軌道飛行，可以用來拍攝雲圖，或者對大氣層和地球表面的地形進行勘察和調查。

小型核電池在探查木星的衛星——先驅號上面裝置了四個30瓦的放射性同位素電池。

1976年，火星的衛星飛船“海盜號”在火星表面成功地進行了無人著陸，在這個衛星船上也安置了兩個35瓦的放射性同位素電池。

 

水下監聽器和海底電纜的中繼站
      

在深海裡，太陽能電池派不上用場，其他如燃料電池和化學電池的使用壽命又太短，因此現在已將核電池用作水下監聽器和海底電纜的中繼站的電源，用來監聽敵潛水艇的活動和通訊。

 

阿波羅飛船。
      

1969年7月21日，人類第一次成功地登上月球，使用的是阿波羅11號飛船。

 

在阿波羅11號飛船上，安裝了兩個放射性同位素裝置，其熱功率為15瓦，用的燃料為钚－238。

 

但是，阿波羅11號上的放射性同位素裝置是供飛船在月面上過夜時取暖用的，也就是說它僅僅用於提供熱源。

 

所以，該裝置又叫做ALRH（Apolo Lunar RI Heater）裝置，意思是阿波羅在月球上用的放射性同位素發熱器。

但是，在後來發射的用於探索月面的阿波羅宇宙飛船上，安裝的放射性同位素裝置全部是為了發電用的。

 

這就是SNAP－27A裝置。

 

它用的燃料是钚－238，設計的電輸出功率為63.5瓦，整個裝置重量為31千克，設計壽命為一年。

 

主要是用於阿波羅月面探查的一系列科學實驗。

在阿波羅12號飛船上首次裝載的放射性同位素電池——SNAP－27A裝置，其壽命遠遠超過設計時考慮的一年，並能連續供給70瓦以上的電力，完全符合預期的設計要求。

 

由於這一實驗獲得成功.後來在1970年發射的阿波羅14號以及隨後的阿彼羅15號、16號、17號等飛船上都相繼安裝了SNAP－27A裝置。
 
“核電池”也被叫做“放射性同位素溫差發電器”或“原子能電池”。

 

這種溫差發電器是由一些性能優異的半導體材料，如碲化鉍、碲化鉛、鍺矽合金和硒族化合物等，把許多材料串聯起來組成。

 

另外還得有一個合適的熱源和換能器，在熱源和換能器之間形成溫差才可發電。
      
核電池的熱源是放射性同位素。

 

它們在蛻變過程中會不斷以具有熱能的射線的形式，向外放出比一般物質大得多的能量。

 

這種很大的能量有兩個令人喜愛的特點。

 

一是蛻變時放出的能量大小、速度，不受外界環境中的溫度、化學反應、壓力、電磁場的影響，因此，核電池以抗干擾性強和工作準確可靠而著稱。

 

另一個特點是蛻變時間很長，這決定了核電池可長期使用。

 

核電池採用的放射性同位素來主要有鍶－90（Sr－90，半衰期為28年）、钚－238（Pu－238，半衰期 89.6年）、釙－210（Po-210半衰期為138.4天）等長半衰期的同位素。

 

將它製成圓柱形電池。燃料放在電池中心，周圍用熱電元件包覆，放射性同位素發射高能量的α射線，在熱電元件中將熱量轉化成電流。
            

核電池的核心是換能器。

 

目前常用的換能器叫靜態熱電換能器，它利用熱電偶的原理在不同的金屬中產生電位差，從而發電。

 

它的優點是可以做得很小，只是效率頗低，目前熱利用率只有10％～20％，大部分熱能被浪費掉。
      
在外形上，核電池雖有多種形狀，但最外部分都由合金製成，起保護電池和散熱的作用；

 

次外層是輻射屏蔽層，防止輻射線洩漏出來；

 

第三層就是換能器了，在這裡熱能被轉換成電能；

 

最後是電池的心臟部分，放射性同位素原子在這裡不斷地發生蛻變並放出熱量。
      
第一個核電池是在1959年1月16日由美國人製成的，它重1800克，在280天內可發出11.6度電。

 

在此之後，核電池的發展頗快。

 

1961年美國發射的第一顆人造衛星“探險者1號”，上面的無線電發報機就是由核電池供電的。

 

1976年，美國的“海盜1號”、“海盜2號”兩艘宇宙飛船先後在火星上著陸，在短短5個月中得到的火星情況，比以往人類歷史上所積累的全部情況還要多，它們的工作電源也是核電池。

 

因為火星表面溫度的晝夜差超過100℃，如此巨大的溫差，一般化學電池是無法工作的。
 

諾基亞秘密研發核能手機。
 

手機巨頭諾基亞正在秘密研發核能手機。

 

目前，首批樣機已經研發出來，正在專業測試人員中進行小範圍的測試。

 

據稱，在測試中發現還存在一些安全性方面的問題，設計人員正在根據反饋，解決一些技術問題。

據諾基亞官員烏薩那透露，諾基亞很早就有利用核能做電池的想法，早在1992年公司就啟動了核能手機研究項目，著手對核能手機進行可行性研究。

 

1996年，核能手機正式立項，代號U961。

 

公司抽調 23名工程師組成了研發工作組，開始進行核能手機的研發。

 

經過長達12年的潛心研究和上萬次的測試，以及來自美國阿拉莫斯實驗室核工程師迪亞特斯曼的技術支持，代號為U961的樣機已經研發出來。

核能手機U961和傳統的手機外貌上沒有多大的不同，唯一的差別是其內置了一塊核能供電裝置，這個核能供電裝置相當於一個小型的核能發電站，理論上可以提供1萬年以上的電池供應。

 

由於手機中內置了一個小型的“核電站”，諾基亞設計師一開始就格外重視安全性，設計人員會同核安全專家至少採取了10種安全措施來防止核能電池出現問題，如被恐怖分子破解製造髒彈等。
      
官方已經披露的安全措施有：

 

智能監控系統，此系統出廠時已開啟，一旦發現用戶試圖暴力拆解手機，將自動關閉核能發電裝置；

 

預警系統，核能手機通過衛星信號同官方服務器時刻保持聯繫，一旦手機出現異常，官方可通過全球衛星定位系統迅速找到手機的地理位置，並能通過網絡對手機進行關閉電源、系統鎖死等遠程操作。

 

其它的功能官方尚未透露。

 

據一名不願透露姓名的測試人員稱，他收到的的U96樣機還具有電警棍功能，能夠根據指紋識別接受主人指令，瞬間釋放100萬伏的電壓，來保護手機主人免遭不法分子的傷害。
      
據諾基亞官方的消息，核能手機上市日期初步定為2010年1月，售價高達5000美元，並且只接受特殊用戶定制，不在零售市場銷售。
 
儘管核電池最核心的部件都是由放射性物質製成，但是在正常的工作條件下卻是很安全的。

 

以心臟起搏器所用的核電池為例，它的最大放射劑量和一隻夜光錶上的熒光粉的放射量相同。

 

在一年內，人體所接受的輻射總量只相當於進行一次胸部X光透視的計量。
 
分佈式發電由成百上千個獨立的、使用可再生能源和清潔能源作為燃料的發電系統組成。

 

發布式發電系統的優點是發電系統靠近用戶，降低了電力傳輸的成本，因此它的建設週期短，效率高，費用低。

 

從可靠性方面，其長處表現在如果一個發電機發生故障，不會影響整個電力系統的穩定性。

 

因此，許多人特別是支持環保的人士認為分佈式發電方式是電力生產可持續發展的未來。
      
在不久的將來，分佈式發電系統也許將會迎來新成員。

 

美國新墨西哥州海珀龍發電公司使用洛斯•阿拉莫斯實驗室授權的技術，開發出一種小型核發電裝置，該裝置工作壽命5年至10年，發電能力是25兆瓦，相當於可以同時為兩萬個家庭供電。

 

海珀龍公司稱其小型核電裝置為“核電池”。

 

該公司計劃以3000萬美元的價格出售“核電池”產品，公司預計在2025年前銷量達到4000台。
      
海珀龍的“核電池”重約15噸，高約2米，大小如一座小房子。

 

“核電池”技術基於TRIGA反應堆的設計，TRIGA是訓練、研究、同位素、通用、原子5個英文字母的字頭縮寫。

 

TRIGA首建於40年前，主要用於學校教學，目前仍然有23座TRIGA在全球各地運行。

 

TRIGA使用低濃縮氫化鈾作為燃料，這種燃料無法用於武器生產，也不會發生核溶解事故，因此反應堆也不需要密閉混泥土建築。
      
氫化鈾燃料的主要優點是可以自行冷卻。

 

在氫化鈾溫度超過550℃時，它自己會釋放氫原子，氫會流出核心，存在反應堆內一個特製的儲存盤裡。

 

燃料在失去氫原子時，自身溫度自然降低，降低到一定程度後，燃料又會從儲存盤內取回氫原子。

 

整個反應過程由其自身控制，不可能發生鍊式反應。

 

反應堆運行時就像一隻肺在工作，只是呼出和吸入的是氫原子，在呼出和吸入過程中保持反應堆溫度在一個區間內上下波動。
      
與目前已有的商業核電站比較體積，加拿大的重水堆比它大48倍，法國法瑪通的壓水堆比它大64倍。

 

與這些大型核電站相比，“核電池”的優勢在於它無需巨大的混泥土密閉建築、冷卻塔以及電力傳輸設施，而且不需要水進行冷卻。因此，核電池在比較偏僻的地方，如軍事基地、島嶼、油砂開採等有較廣闊的應用前景。
      
目前該公司已經拿到100台裝置的意向訂單，已確定的訂單價值200億美元。

 

據《多倫多星報》報導，加拿大的油砂開採業是“核電池”裝置的首批目標市場之一。

 

油砂開採和提煉需要大量的電力，目前主要依靠天然氣發電，產生的大量溫室氣體排放是油砂開採業面臨的最大的環保問題之一。

 

使用“核電池”後，將大大降低油砂開采的溫室氣體排放。

 

加拿大和法國的核電技術廠家一直在向油砂開採也推銷其核發電系統。

 

但海珀龍“核電池”系統因其體積小，投資小而受到油砂開採業的青睞。

 

另據報導，東歐的一家能源投資公司已經與海珀龍公司簽訂了購買6台核電池的意向書，後續還將購買50台以上，該公司計劃將這些“核電池”安裝在羅馬尼亞和捷克。

 

海珀龍公司目前正在向美國核管理委員會申請製造許可證，公司計劃於2013年開始進行商業化生產。
      
但是，“核電池”也有讓人擔心之處，每台核電池產生的核廢料相當於一個足球大小。

 

其核廢料如何處理？如何防範恐怖襲擊？

 

對此，海珀龍公司認為，反應堆的批量生產製造是在安全的場所進行，出廠時處於密閉狀態，使用平闆卡車在安保護送下將其運輸到客戶手中。

 

公司將在客戶指定場地將“核電池”深埋於3米的地下，然後它才開始運行工作，而且很少需要人工干預。

 

“核電池”上裝有許多傳感器，公司在總部可以對所有已安裝運行的“核電池”實施實時遙測監控，現場也有監控設施。

 

根據用電量不同，“核電池”可以在地下運行5年到10年。

 

待其壽命到期，公司會將其運回中央工廠進行回收處理，如果可能，還可以處理後重複使用。 （本報多倫多2月1日電）
 
在日本，神戶核電研究所已接受了國家原子能研究所的委託研究經費，提出了完全無人控制的小型核電站的概念。

 

東京工業大學核反應堆工學研究所已經認真研究了在位於東京中心地區的大學校園中建設小型核反應堆的方案。

 

該研究所已製定了居民區“小型核反應堆項目”。
     
日本的小型核電系統是：

 

反應堆的輸出功率為200千瓦，形如試管，直徑2米，高6.5米，2700根氮化鈾燃料棒和運轉控制裝置被一起密封在裡面。

 

據介紹，系統設置好後，反應堆無需人操作就可以連續運轉10年，過了壽命以後就將整個反應堆換下來。

 

一台200千瓦功率的核電系統，可以滿足一座高樓和100戶家庭的需要。

 

 

引用：http://tw.myblog.yahoo.com/jw!ReNADFSeHxjX30QJWNnnZBDT3amO/article?mid=23699