中國第一塊放射性同位素電池于1971年3月12日誕生于中科院上海原子核所,以釙210為燃料,輸出電功率為1.4瓦,熱功率35.5瓦,并進行了模擬太空應用的地面試驗。隨著我國核電站數量的增加,由乏燃料后處理提取的镎237原料的逐漸積累,為后來開發钚238電池,提供了物質基礎。
據歐陽自遠院士介紹,近年來,我國在自主研發的核電池上邁出了大步。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的。
從中國原子能科學研究院該院官方網站上,可以得知,從2004年開始,該院正式啟動航天用同位素電池的研發;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研究上邁出了重要的一步。
核電池的用武之地不僅僅局限于太空。在高山、深海、南北極乃至人體中到處可以找到它的影蹤。心臟起搏器用的核電池重量僅40克,體積很小,壽命可達十年。病人免除了經常做開胸手術的痛苦。在極地、海島、高山、沙漠、深海等條件惡劣、交通不便的地方都是RTG的大顯身手之地。自動無人氣象站、浮標和燈塔、地震觀察站、飛機導航信標、微波通訊中繼站、海底電纜中繼站等都可以使用免維護、長壽命的RTG供電。
據原子能院的官網文章介紹,第一顆“國產”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。這將保證中國首次將核能用于航天器。據悉,為了保證著陸器的能源供應,嫦娥三號就是使用了這種原子能電池(RTG同位素電池)。
我國首次實用核電池將隨“嫦娥三號”軟著陸月球,并用于嫦娥三號的著陸器和月球車上。這種原子能電池可以連續工作30年。有了它,再不怕月球晚上溫度驟降到零下150度到180度。完全可以確保探測器上儀器不至于被凍壞。為防止車載儀器被凍壞,夜間休眠中的月球車可以靠核電池放出來的熱量保溫。而一旦新一個白晝來臨,太陽能電池就能替代核電池,重新驅動月球車工作。
對嫦娥三號來說,核電池中的钚金屬塊238它相當于一個熱源。這一熱源對將在月球環境下生存的嫦娥三號的保溫作用是至關重要的。其釋放出的熱量及經過溫差熱電轉換器的轉換形成的電流,充分滿足了嫦娥三號的能量需求。它的能力雖不足以讓火箭升空,卻可以用于小規模供電,支持嫦娥三號所帶月球車低速移動;支持嫦娥三號所帶設備正常工作;支持嫦娥三號與地球之間的通訊。
中國第一個钚-238同位素電池
中國第一個钚-238同位素電池是在中國原子能科學研究院誕生的,同位素電池的研制成功標志著中國在核電源系統研究上邁出了重要的一步。
2004年,原子能院同位素所承擔了“百毫瓦級钚-238同位素電池研制”任務,在兩年時間里要完成總體設計和一系列相關工藝研究,研制出樣品。
同位素所和協作單位并按制定的研究方案開展了大量的模擬實驗、示蹤實驗、熱實驗等工作。最終檢測表明電池性能完全達到了技術指標要求,輻射防護檢測的各項指標均符合國家安全要求。中國第一個钚-238同位素電池誕生了。
雖然在很久之前核電池就已經應用在航天領域,但是在因為大小的限制,在地球上核電池的應用還很少。大多數核電池通過固態半導體截獲帶電粒子,因為粒子的能量非常高所以半導體隨著時間的推移將受到損傷,為了能讓電池長期使用,核電池被制造的非常大。
中國第一塊放射性同位素電池于1971年3月12日誕生于中科院上海原子核所,以釙210為燃料,輸出電功率為1.4瓦,熱功率35.5瓦,并進行了模擬太空應用的地面試驗。隨著我國核電站數量的增加,由乏燃料后處理提取镎237原料的逐漸積累,為今后開發钚238電池提供了物質基礎。從2004年開始,中國原子能科學研究院啟動了太空同位素電池的研發,2006年該院研制出我國第一顆钚238同位素電池。
我國將于2013年發射“嫦娥三號”探測器在月球進行軟著陸并施放月球車。前不久月球探測工程首席科學家歐陽自遠院士接受媒體采訪時透露,中國月球車將配備核電池來幫助月球車進行“冬眠”,等到太陽再次在月面上升起時,電池自動重啟,月球車開始進入工作狀態,這樣的核電池可持續工作30年。