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1 # 美趣翻譯
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2 # 秋葉靜美168081513
核電池之所以比核反應堆來的簡單,不需要巨大的遮蔽,主要原因是是透過衰變而非裂變來釋放能量,可以選擇無伽瑪輻射或者中子輻射的放射性同位素,因此不需要多少遮蔽,但這也導致功率存在一個顯然的限制。 於是有一個關鍵的問題是,手機的功率大概是多少?以及一個可以提供手機功率的核電池會有多麻煩?——即使核電池由於封裝或者遮蔽其放射性,這依然是一個放射源。 我們以水果6為例,其電池3.82V、1810mAh,假設使用24小時充一次電來算,大約是0.29W的平均功耗。 對於放射性物質,通常用活度來比較其放射性,老單位是居里,1居里=3.7×1010貝可,放射性核素每秒有一個原子發生衰變時,其放射性活度即為1貝可。 釋放的能量通常用Mev或者KeV來表示,每MeV相當於1.6×10-13焦耳,也就是說每居里(3.7×1010貝可)活度的放射性物質在其輻射能量為1Mev的情況下發出的能量大約是5.92毫瓦。 以氚電池為例,氚的最大衰變能為18.6keV,平均能量為5.7keV,也就是說要提供0.29W的功耗,即使核電池的轉換效率為100%,也需要8.6千居里——要知道,手錶的氚管通常是25毫居里。 按照典型的氚供應價格,至少需要數萬美元,按照直接充電式核電池實際效率,需要量至少還要乘以10多倍。 如果我們選用一種比氚的單位能量更高的放射源呢,並且我們假設其伴隨的伽瑪輻射很小或者很容易防護,比如鍶90、氪85(他們都是核裂變產物,可以從乏燃料中大量獲取,衰變能量在0.5~0.7MeV),那麼面臨的問題就更明顯了。 這種放射性影響比氚強百倍的放射性物質,需要更嚴格的管理和監督。你不可能把數百居里這種輻射強度的放射源——按有關規定應為三類放射源(沒有防護情況下,接觸這類源幾小時就可對人造成永久性損傷,接觸幾天至幾周也可致人死亡)——塞在手機裡拿著到處跑,那樣只要一個反社會的小偷把你的手機電池砸爛就可以造成恐慌了。 另一個問題是一個滿足手機要求的核電池可能比較大。在實用的核電池當中,大多數都是功率非常小的,微瓦或毫瓦級的電池,這些電池通常採用效率比較高的直接充電式、氣體電離式、輻射伏特效應能量轉換原理,要實現數百毫瓦甚至數瓦的功率比較困難。 少數功率達到數瓦甚至上百瓦的電池多為深空探測器使用的熱電轉換核電池,通常是鈽238或者釙210作為放射源,且不管兩者的昂貴价格,他們的放射性毒性和化學毒性都非常強大。 美國核工業界允許的鈽238攝入量是2.4×10-9g,而釙210由於毒殺前俄羅斯特工利特維年科早已是臭名昭著,號稱比氰化鉀還要毒2.5億倍。 當然以手機通常壽命來說,需要一種半衰期較短(1~3年)、純α或者β放射性、能量在MeV級、幾乎無γ輻射和γ子體的核素比較合適,最好化學性質穩定。 即使我們找到這樣一種材料,並且核安全法規同意你購買,這樣一種核電池會比手機的電池要大一些,並且發熱量會很大——熱電轉換式核電池的效率很低,通常只有百分之幾,也就是說你的手機將有數瓦到數十瓦的發熱功率,比小米更適合當暖手寶。 補充一下氚的價格問題:某些回覆中提到的利用洩漏中子生產氚並不實際,因為中子通量很低,經濟的路線是用鋰代替一部分核電站控制棒和調節棒,或者從重水堆比如CANDU的慢化劑中提取。 21世紀初,美國能源部(DOE)曾在田納西河管理局(TVA)下屬的Watts Bar核電站中試驗性地生產氚,以維持核武庫當中氚的存量。如果用鋰代替控制棒中的中子毒物,在不增加額外燃料的情況下,Watts Bar核電站的一個反應堆(1100MW電功率)可以插約2000根產氚可燃毒物棒(TPBAR);在不改變反應堆18個月的換料週期的情況下,反應堆可以插入2496根;如果將換料週期改為12個月,可以塞3000根,每根TPBAR在一堆年的執行中當中可以生產約0.75g氚。 DOE每年需要約3公斤氚,而TVA給的報價當中執行費用為每年2000-6000萬美元(不包括氚提取設施的基建費用),這是成本價,因為TVA的性質類似國企,向聯邦其他機構服務得收成本價,價格波動區間取決於DOE是提供廉價的來自核武器的濃縮鈾燃料還是提供商業鈾濃縮生產的核燃料。 每克氚大約是9600多居里,商業市場上的氚價格在2美元每居里上下浮動,也就是一克將近2萬美元。 實際上核電站執行本身會排放很少量的氚,壓水堆有每年數千個居里/百萬千瓦功率的氚排放限額,但是排放濃度要求非常稀。 CANDU的氚排放量比壓水堆大一個數量級,由於濃度和同位素分離的難度,這些氚是沒有回收意義的。
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3 # 飛到雲層上
核領域完全不懂。但是把核反應濃縮到這麼小的一點空間,我想這是史上絕無僅有。技術上能不能實現?
如果核電可以縮小化,那麼電動汽車領域沒有使用?為什麼高鐵沒有使用?甚至工業廠房都沒有使用?
這說明,核電小型化的路還很長,非常長。
手機屬於民用消費品,其安全係數要求比工業裝置要高得多吧,否則這專案不會被允許應用在民用專案上。
目前核能的應用基本僅限於核電站,核電站距離手機核電池有多遠?無法預計,只能說,很遠。
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4 # 二十二世紀網路
其實核電池在技術上已經不存在問題,現在主要的問題就是原料地球上稀缺,以及影響了一部分人的利益。顛覆電池的不會是電池廠,就如同顛覆銀行的是馬雲一樣。等你看什麼時候五米乃至十米無線充電普及了,核電池自然就開始應用了。。。
回覆列表
還需要一段比較長的時間。為何無法量產?
那麼既然是有可行性的,那麼目前為何沒有見到量產的核電池呢?
1、首先便是安全性上,“核”這個詞,大家已經不是很陌生了,在很多新聞中也都見過,比如“核電站爆炸”啦,“核彈將毀滅人類”啦,“核洩漏製造出了新怪物”啦,似乎“核”就是危險的代名詞一般,在核電站附近的居民甚至會達到談“核”色變的程度。
而正是由於人們對於核能潛意識裡的忌憚,也就導致了核能的民用進展一直以來都非常緩慢,所以即便在實驗室中已經實現了核電池的研發,科學家依然要對其進行漫長的安全評估,同時還要用更長的時間去進行宣傳,以消除人們的疑慮。如果沒有做好安全評估,那麼恐怕即便是量產了,也不會有人敢用。引用一條比較有趣的段子:“普通電池發熱:我去要沒電;核電池發熱:我去要炸!”
2、其次還是安全性,我們知道,核電池想要應用在手機中,是有尺寸限制的,即便目前的核電池避開核裂變,利用放射性同位素的核衰變,來減小其危險性,但是對於手機這種耗電量不大的裝置來說,會導致核能釋放的能量只能在有限的空間內釋放出來,從而造成熱量不能及時轉換或匯出,那麼隨著時間的積累,極有可能發生電池破裂或爆炸的危險。
3.另外,依然是因為安全性,在同位素的選擇上,雖然目前在自然界探明或人造的放射性同位素很多,但基於輻射型別、輻射安全性、能量穩定性、半衰期和價格等因素的考慮,科學家目前仍未找到令人滿意的材料,所謂的氚,也不過可以看成是過度元素而已。
4、這能續航20年的核電池,會不會有些太浪費了?