核电池与核电站区别科普

　　区别一：

　　核电站的反应堆，里面主要进行的是裂变反应，也就是在一个中子的轰击下，铀235分裂成两个中等大小的原子核，并放出两到三个中子。

　　而核电池主要使用钚238，通过钚238的自身衰变，放出阿尔法粒子并产生热量。这热量被用来发电。

　　图为钚238

　　钚是第94号元素，它是自然界中天然存在的质量最重的元素，比铀还要重。其稳定的同位素是钚244，半衰期大约是八千万年。

　　而钚238的半衰期为87.74年，衰变时释放阿尔法粒子，同时放出大量热，这使得即使它的量很少，钚238在某些条件下也能自燃。

　　钚能自燃，这使它看起来就像一块还在发光的余烬。

　　1千克钚238的热功率相当于一个570瓦功率的电炉，且持续时间以数十年计，从不间断。

　　好奇号上采用的核电池，也是利用钚-238，在任务初期可以在任何状况下稳定地提供大约125瓦的功率输出，而14年后功率还可以保持在100瓦左右。

　　区别二：

　　核电站中裂变产生的热，是通过冷却剂循环把热量带出来，接着冷却剂加热第二回路的水，产生高温蒸气冲击汽轮机并发电。而核电池是采用热电效应来发电。

　　我们先来演示一下热电效应：

　　上图中的两个杯子，左面的装着冷水，右边的一会儿加入热水。

　　把热水倒入右边的杯子中

　　电风扇开始转动了

　　金属中都有自由电子，而自由电子具有的能量和速度各不同，什么因素能决定电子的能量和速度?热是一个重要的因素之一，当金属导体的两端有温度差异时，电子更容易从热的那一端扩散到冷的那一端，形成电压，这就是热电效应。

　　热电效应示意图

　　图为“卡西尼-惠更斯号”上的核电池，1997年10月升空的“卡西尼-惠更斯号”，携带有3块核电池，核电池燃料为钚238，它被制成二氧化钚的陶瓷压块，1997年时可提供880瓦的功率，十多年后，也就是2010年，“卡西尼-惠更斯号”上的核电池还能提供670瓦的功率。

　　图为宇航员艾伦˙宾从阿波罗12号上取出的核电池的画面。

　　实际上，从阿波罗12号，一直到阿波罗17号都使用了核电池，型号为SNAP-27。

　　被遗弃在月球上的核电池SNAP-27，其使用了3.8千克的钚238，

　　热能功率达1480瓦，转化的电功率为73瓦。

　　核电池热电转化率不是很高，然而，核电池也不光只可以用来发电，尤其是在月球上，长达半个月的黑夜，其温度可达零下两百多摄氏度。而核电池提供的热能可以使航天器上的某些敏感部件经受住低温的考验。

　　另外，前段时间上映的电影《火星救援》，里面的男主角也是在火星上挖出了之前埋在火星上核电池取暖，这才得以开车远行的。

　　左起第一个为机遇号火星车，第二个像一个玩具车，它是探路者号，中间为工程师，最右边的是好奇号，好奇号没有使用太阳能面板，依靠核电池供电，你瞧它那块头。

　　核电池让好奇号拥有充足的能量，使它得以发射激光融化岩石以供研究。

　　图为好奇号上的核电池

　　从1961年核能第一次应用于太空，到现在已有半个多世纪，如今，人类在太空探索中正越来越多地利用核能。在未来，人类若想在太空探索上取得更多的进步，或者说若想冲出太阳系，遨游并探索外面的精彩宇宙，那么核技术和核能是一个必选的方案。

　　也许这就是事实，靠山吃山离不开山，靠海吃海离不了海。

　　摆脱不了对太阳光的依赖，又怎能沐浴在另一颗恒星的光芒下?