当我们每天还在苦思冥想着，如果自己的手机可以不用担心电量，肆无忌惮地在网上刷视频就好了的时候，不用充电也能续航超久的核电池已经在科学家们的研究下面世。

“可以肆无忌惮的玩手机”

“核电池”听起来就像一种神秘的物质，它是由核能驱动的，听起来极具科技感。还有人声称电池可以使用“1万年”。难道当我们人类使用核电池，便能无限制地使用电了吗？接下来让我们带着疑惑，从它的工作原理来了解真相。

核电池具有放射性

核电池有很大的安全隐患，大多数的核电池，都必须要用到一种元素——钚。钚本身危险系数极高，威力巨大的原子弹的主要使用元素就是钚。原子弹大致可以分为钚弹和铀弹，钚弹的爆发威力更大，通常情况下，铀弹的核装药系数在15千克到25千克，但是使用钚只需要5千克到10千克。

元素——钚

原子弹的钚元素和核电池的钚元素是不完全相同的。原子弹中的钚是钚——239，而核电池中的钚——238。区别是中子。这意味着来自核电池的钚是一种相对安全的产品，不会爆炸。

核电池

但是核电池在使用之前仍需要进行检测，确保没有问题才可以继续使用，但如果检测结果出现不好的话，就会对人体产生伤害或者导致严重后果。所以为了安全起见还是尽量避免核电池应用到日常生活中，比如说开车时切记关闭核电站内部的门窗、加装防护设备、远离辐射源等。

钚弹

目前市场上主流的几款核电池分别为美国公司的“三菱重工”和日本企业的“东京电力”。三菱重工是世界第二大核反应堆供应商，拥有约2.5亿千瓦时的核电机组，其中包括位于德克萨斯州的奥斯汀核电厂。

东京电力是一家综合能源供应商，拥有若干核电站，总装机容量超过1.8亿千瓦，其中包括3兆瓦的压水堆核电机组。它的优势是无污染、寿命长、稳定性强、效率高，而且价格相对的便宜。

压水堆示意图

不过这样做也存在一些弊端，那就是当某个区域遭受破坏后，核反应堆内的热量将会向外释放出来，造成严重损害；另一方面，如果放射性物质泄露到环境中，还可能对人体健康造成影响。因此，在我们看来，核电池虽然好用但是也需要注意安全。

那么什么是核电？

核电又称作核燃料循环，是指从事核燃料元件制造与贮运以及相关技术研究开发等活动的各类型核能发电厂。根据我国现在核电的发展现状来看，我们国家短期内核电池的进步潜力还是巨大的，届时核电占比或达10%~15%，即每年新增装机约为300~400万千瓦。

核电厂

核电建设投资巨大，目前我国仅有三门1号、4号机组已经具备商业化条件，未来随着更多项目陆续投入商用和运营。

预计到2025年，我国核电总装机量有望突破5000万千瓦。到了那个时候核电将成为我们国家最主力能源之一，其在国家整体电网结构中的地位也会日益升高。核电站是核工业的基础，也是世界上最复杂的工程。核电作为燃料其实危险性是极高的，在核电发展史上曾出现过两次较为严厉的禁止核燃料供给的政策。

核电站

第一次是1960年代末开始执行的关于限制核扩散的法令，该法令禁止所有核电厂使用铀-235作为裂变材料。第二次是1970年代初，美苏之间爆发的冷战，对核武器的需求激增，导致当时的政府决定从1974年起逐步取消核电厂的安全标准，并且停止向非核能系统提供燃料，直到1980年代初才恢复了核燃料供应。

但由于当时国际社会认识到核电技术已经具备商业化运营条件，因此核电项目被迅速推广开来。

铀235原子核的裂变

核电池到底是怎么进行发电，原理是什么？

核电池与核电站的发电原理是截然不同的，核电站这一工作领域的原理是非常繁杂的。它是将核能在其运行中为内能，经过内能后，会像金属的机械原理转化为机械能，最后再由机械能加热反应，变成电能的过程。

但另一工作领域下的核电池却不需要这么复杂，核电池从一个重要的概念开始：热电效应。事实上，“高大上”的“核电池”是在一个不断衰减的过程中产生的热能，这种热能是会进入到下一次的反应之中，因此这样就会产生温差，再利用热能进行发电的一种设备。

热电效应

这里的“热”不只包括水蒸汽和气态物质本身的热能，还包括核反应堆内部产生的热量，甚至连核废液也可以转换为热能。在化学理论中热是可以产生电的，准确地说是在一定条件下形成核定的温度差，这样可以产生电流。所以它还是需要用到合适的热源和换能器来达到发电的效果。

核电池材料

核电池的具体发电操作流程是核电池研发工作人员将几根铜丝和铁丝相互间隔的连接在一起，组成一个可以流动的回路。当这段线路受到外界的加热时，纹路中就会产生电流。

核电池

不同的金属，在自由电子运动中的能级是不同的，在受热的过程中会产生大量的电势差，然后电流就在在回路中形成。这也就是热电效应中的塞贝克效应的运用体现。在生活中也有许多利用热电效应做传感器的例子。

热电效应

例如，我们每天在厨房时，都会使用煤气灶中的熄火传感器，当里面的火燃烧时，传感器会产生电流，如果火焰不小心烧尽了，电流就会消失，燃气灶的阀门也会因此随之关闭。核电池正是利用这一反应，在其内部各种能量相互转换，最终形成其发电的作用。

煤气灶

核电池主要使用方式有哪些？

在太空探测领域中，核电池应用是最为广泛也是最为适合的，因为它们比太阳能电池板寿命长得多。例如，2012年，美国太空研究人员在火星探测器好奇号上使用了多达45公斤的核电池。与此同时，目前最新型的火星漫游车“毅力号”，也是使用了和好奇号几乎一模一样的核电池进行开展火星探测工作。

火星漫游车“毅力号”结构

其实不仅仅是航天领域，医疗领域也在大量地运用着核电池，只不过其使用技术还不够成熟，因此只有少数医疗项目在使用。比如医院内用于刺激心脏的仪器起搏器，它可以在人体内工作的时间长达十年之久，这大大减轻了患者身体的负担，同时也免去了高频率做手术的痛苦和时间。

可民用的核电池

由于核电池遇到火源会释放污染，如果患者逝世后需要火化，核电池也跟着随着火化，那后果非常危险，因此后面这种仪器便被国家要求停产了。

电池发电真的可以续航一万年？

其实我们根据核电池工作的原理也可以得知，核电池发电的整个过程是在不断地衰变，也就是不断地减弱。这也就意味着在使用一段时间之后，核电池内部的能量就会在一个时间段内逐渐耗尽，最终导致的结果就是无法发电，因此核电池也会变得像废品一样。

太阳能电池板原理

但就目前的科技水平和进度而言，核电池这种装置在航天器上只能维持几十年或几百年。这足以满足和满足对核电池的需求，而核能电池的寿命也比太阳能电池板长得多。但不可能达到人们在网上谈论的一万年，希望技术的未来能让这一切很快实现。