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(shù)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(fā)钚238電池,提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。
據(jù)歐陽自遠院士介紹,近年來,我國在自主研發(fā)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(fā)的。
從中國原子能科學研究院該院官方網(wǎng)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(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(lǐng)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。
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(jīng)常做開胸手術(shù)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(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。這將保證中國首次將核能用于航天器。據(jù)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(xù)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(qū)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(huán)境下生存的嫦娥三號的保溫作用是至關(guān)重要的。其釋放出的熱量及經(jīng)過溫差熱電轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)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(guī)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(tǒng)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(guān)工藝研究,研制出樣品。
同位素所和協(xié)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(shù)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(jīng)應用在航天領(lǐng)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(shù)核電池通過固態(tài)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(shù)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(fā)钚238電池提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。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(fā),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(fā)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(tài),這樣的核電池可持續(xù)工作30年。