核电池的起源与发展：从亨利·莫塞莱的发明到未来核战争的潜在威胁
你知道下一次“核战争”已近在眼前吗？这次的主角不是“杀伤性武器”，而是“核电池”。核电池或挑起一场新的“核战争”
核电池是什么时候开始出现的呢？它经历了怎样的发展过程呢？它真的能够使用一万年吗？
核电池的发展回顾
人类与核能的“孽缘”大多起始于上个世纪，核电池亦是如此。1913 年，英国物理学家亨利·莫塞莱发明了它。
那一年，他通过水晶 X 射线衍射法对多种金属化学元素的波谱进行了观察和测量。之后，他首创了莫塞莱定律，在此过程中，还顺便设计了世界上第一个核电池。
亨利·莫塞莱发明出第一个核电池
从资料方面来看，当时此块核电池所使用的是 20mCi 的β放射源。它通过直接收集机制，获取到了 150kV 的电压以及电流。然而，这块电池存在着不少缺点，其中最为典型的一点是，它对真空环境有着极为严格的要求。正因如此，它的可应用领域是非常少的。
后来，人们都察觉到核电池的寿命比普通电池长得多。这种寿命长的优点，恰好符合那一时期正准备起步的航天探索事业。于是，有一批科学家在忙着进行“核武器”相关的工作，而另一批科学家则在忙着对核电池进行研究。
上世纪五十年代起，核电池开始进入快速发展阶段。人们制造出了适用领域更宽泛的核电池，是通过热电转换机来实现的。并且相关研究还扩展到了器件制造和应用方面。
用热电转换机制造出核电池
这种“超长寿命电池”不断取得研发成果，美国于 1956 年制定了核动力辅助计划（简称 SNAP）。他们希望核电池的研究能够助力航天发展。到 1961 年，他们已经实现了让核电池飞上太空这一壮举。
如今，核电池的发展已有百年之久。人们懂得了利用核废料来制作核电池，并且通过这种方式进一步提升了核电池的发电性能以及延长了其寿命等。
此前，美国的 NDB 公司曾表示，他们凭借相关技术制造出了一种新型核电池，这种电池的寿命能够达到 2.8 万年左右。
NDB公司研制出了一种新型核电池
那么，核电池的寿命为何能如此之长呢？它的工作原理究竟是什么呢？
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核电池的分类及工作原理
核电池也被称作放射性同位素电池、原子能电池。它与核武器、核电站等是一同起步发展的，然而其知名度相对不高，一直处于比较低调的状态。正因如此，大家对它产生了一些误解，例如有很多人认为核电池的发电原理和核电站相同，它就是“浓缩版”的核电站。
核电池是一种放射性同位素电池
核电站是利用核反应堆中原子核裂变释放的核能来进行发电的。而核电池的发电原理与核裂变毫无关系，其工作原理是让其中的同位素发生衰变从而产生能量，接着再把这些能量转化为电。
因为有这样特殊的发电原理，所以核电池的分类依据是“转换方式”。人们把核电池分成了两大类，一类是非热转换型核电池，另一类是热转换型核电池。而且在这两大类之下还可以继续细分，例如非热转换式又可以分为直接充电型、直接转换型和间接转换型。
那么，这两种不同形式的核电池，工作原理又有何差异呢？
核电池的转换方式可以分为两类
热转换型核电池首先来说说。这类核电池算是起步发展比较早的，其技术发展相对较为成熟。从它的名字就可以看出，它是借助同位素衰变之后所产生的热能来进行发电的。
首选的同位素包括人工合成的化学元素锔 244、锔 242 以及钚 238。其中，大家较为熟悉的是钚 238，因为它是世界上第二个被合成的超铀元素。
钚238是第二个被合成的超铀元素
钚 238 能在衰变过程中释放出大量热量用于发电。它的半衰期年限特别长，大概是 87.74 年。这表明从理论上讲，拥有一块由钚 238 制成的核电池，至少能用几十年。如果爱惜些，它的寿命比你家房子的产权年限还长。
目前这类电池常用的机制有热离子转换、热光电转换、贱金属热点转换等。热离子转换的转化效率高达 20％。用于热离子转换的原料锔 244 产量比较少。锔 244 的价格十分昂贵。这无形中提升了制造成本。
热转换型核电池制造成本昂贵
其次再来看看非热转换型核电池。
这类电池主要是通过同位素衰变释放出β粒子来实现发电的。以直接充电式核电池为例，它的基本结构包含放射源、真空系统以及电荷收集装置。其工作原理为，在真空环境中，发射源会发出β或者α粒子，接着这些粒子会被电荷收集装置捕捉，从而形成电场。
从不同核电池的发电原理来看，有人宣传它能使用 1 万年甚至更久，这主要是依据其中同位素的半衰期长短来判断的。核电池的半衰期虽然很久，但一直消耗的话也顶不住，所以它的实际使用年限应该与“用电量”密切相关。
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核电池使用年限与用电量息息相关
正因如此，目前说“能用一万年”带有一些夸张宣传的意味。而且也没有人能那么“长寿”，能够真正亲眼看到这个电池在一万年后才耗尽电量。
核电池的寿命与其他电池相比要长得多。目前研发的核电池大多适用于“耗电量”不太大的设备。
此外，要让核电池真正成为人们“梦想中”的那种，能够顺利使用千年或者万年的“超级电池”，就需要进一步改进能量转换机制。因为大部分核电池的能量转换效率都很低，这是一种浪费。而将核电池推广用于民用，估计还有很长的路要走，毕竟它们的造价实在是太高了。
核电池的造价太过高昂
不知道 NDB 公司研制出了一种用“核废料”制作的纳米级钻石核电池，这种电池能否依靠廉价的原料，将核电池的市场价格拉低呢？如果价格足够低的话，大家是很乐意购买一块来使用的，不奢求能使用千年万年，即便使用 5 到 10 年也不会亏。
那么，未来核电池的研制如果取得了更大的进步，它会在哪些领域被应用呢？
核电池可以应用在哪些领域中？
航天领域是各国角逐的主要目标。将核电池应用于太空探索，看重的不仅是它寿命长，还有重量轻，并且它体积小，能够经受强烈振动等要求。从目前情况而言，核电池满足了大部分要求。
旅行者 1 号在进入太空遨游之时，美国就为其装上了长效 RTG 核电池。从资料可知，其核燃料主要是钚 238，前文提到过，这是热转换型核电池的首选元素。拥有此电池后，远游几十年的旅行者 1 号在 2025 年前仍能与我们保持联络。
旅行者一号的核电池使其能保持运作至2025年
其次，核电池进入民用领域后，能够应用于手机和电动汽车。一旦装上核电池，人们就无需再去寻找充电宝和充电桩了，因为在人的有生之年，电池的电量是不会被消耗完的。
不知道核电池普及使用的这一天，何时才能到来呢？
一旦核电池被普及，或许就不需要充电了
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