核电池可不可以做电动车电源，核电池的制作流程是怎样的，技术难点在哪里？哪里有的卖？
理论上，核电池（也称为放射性同位素热电器发电机，简称RTG）具备作为电动车电源的潜力，但目前面临巨大的技术、成本、安全和法规障碍，使其在短期内无法实现商业化应用。
让我们详细分析一下：
核电池的制作流程是怎样的？
核电池的核心原理是利用放射性同位素衰变过程中释放的热能，通过热电转换材料（如碲化铅、碲化铋等）将其转化为电能。其制作流程大致可以分为以下几个关键步骤：
1. 选择合适的放射性同位素：
要求： 需要选择半衰期适中（几十年到几百年）、能量密度高、衰变产物相对稳定、易于获取且安全性可控的同位素。
常用同位素： 目前最常用于核电池的是钚238 (²³⁸Pu)。它主要通过α衰变释放能量，α粒子穿透力很弱，很容易被屏蔽，产生的热量高且持续时间长。其他一些同位素如锶90 (⁹⁰Sr)、钴60 (⁶⁰Co) 等也曾被研究过，但各有优缺点。
获取方式： 钚238并非天然存在，而是通过核反应堆中的中子辐照其他元素（如钚239）制备而成。这是一个复杂且成本高昂的过程，通常由国家级核能机构进行。
2. 同位素的转化与封装：
化学形态转化： 选定的放射性同位素通常会被转化为稳定的化合物（如氧化物），以便于储存和处理，并提高其耐高温性能。例如，钚238通常被制成氧化钚 (PuO₂)。
燃料芯块制造： 将同位素化合物压缩成高密度的燃料芯块，以最大限度地提高能量密度。
多重封装： 这是核电池制作中至关重要的一步。燃料芯块会被封装在多层坚固的金属外壳中，以防止放射性物质在任何情况下（如撞击、火灾、腐蚀等）泄露。这些封装材料通常包括高强度合金，如铱、铂、镍基高温合金等。设计要能够承受极端环境，包括高压、高温和机械冲击。
3. 热电转换组件的组装：
热电材料选择与制造： 准备高性能的热电材料（如碲化铅、碲化铋等半导体材料）。这些材料需要高效地将温差转化为电能，同时具备良好的热稳定性和耐用性。
热电器件（模块）制造： 将热电材料制作成特定的热电器件。这些电器件通常由多个N型和P型半导体材料组成，通过电极连接，形成一个能够产生电动势的单元。
热电组件集成： 将多个热电器件组装在一起，形成一个热电转换模块。这些模块会被巧妙地布置在燃料芯块周围，确保热量能够有效地从芯块传递到热端，并在冷端散失。
4. 整体结构的组装与集成：
热传导系统： 设计高效的热传导路径，将放射性同位素产生的热量均匀地传递到热电转换模块的热端。
散热系统： 设计有效的散热系统，将热电转换模块冷端的多余热量散发到环境中，维持足够大的温差以提高发电效率。对于电动车应用而言，散热会是一个巨大的挑战。
外壳保护： 将整个内部组件（燃料芯块、热电转换器、散热器等）封装在一个坚固耐用的外部保护壳中，进一步增强安全性，并为电动车集成提供便利。
电输出接口： 连接输出电缆和控制电路，将产生的电能传输给电动车的驱动系统或其他用电设备。
技术难点在哪里？
尽管核电池的原理相对成熟，但将其应用于电动车却面临着许多巨大的技术挑战：
1. 能量密度与功率密度：
问题： 目前核电池的功率密度（单位体积或质量产生的功率）相对较低。即使是高效的核电池，其输出功率也难以满足电动车高功率需求，尤其是在加速和爬坡时。
挑战： 要想提供足够大的功率，就需要使用大量的放射性同位素，这将显著增加电池的体积、重量和成本，并带来更高的安全风险。
2. 热电转换效率：
问题： 热电材料的转换效率普遍不高，通常在5%10%之间。这意味着大部分放射性衰变产生的热能未能转化为电能，而是以废热的形式散失。
挑战： 提高热电转换效率是核电池发展的关键。需要研发新型高效率的热电材料和优化热电器件设计，以在有限的空间内实现更高的发电效率。
3. 放射性同位素的获取与成本：
问题： 制造核电池所需的放射性同位素（尤其是钚238）获取极其困难且成本极高。全球的产量非常有限，主要用于太空探测器等特殊领域。
挑战： 即使是为了电动车应用生产大量核电池，所需的同位素量也将是天文数字，远远超出目前的生产能力。成本也将高到无法接受。
4. 安全性与屏蔽：
问题： 放射性同位素会产生不同类型的辐射，需要有效的屏蔽措施以保护使用者和环境。
挑战：
屏蔽材料： 为了安全地处理高能粒子（如β或γ辐射），需要大量沉重的屏蔽材料（如铅、钨等），这将极大地增加电动车的整体重量，严重影响续航里程和操控性。
事故风险： 尽管核电池设计非常坚固，但潜在的事故风险（如碰撞、翻车）仍然存在，一旦发生封装破裂，放射性物质的泄露将是灾难性的。
热量管理： 核电池持续产生大量热量，需要复杂且高效的散热系统来防止过热，这会增加系统的复杂性和能耗。
5. 寿命与衰减：
问题： 核电池的寿命取决于放射性同位素的半衰期。虽然一些同位素的半衰期很长，可以持续发电数十年，但其输出功率会随着时间的推移而逐渐衰减。
挑战： 对于电动车而言，功率衰减可能导致车辆性能下降，需要定期更换或升级电池组，这将增加维护成本和复杂性。
6. 法规与社会接受度：
问题： 在公众场所使用含有放射性物质的设备会面临严格的法律法规限制，并且公众对核能的接受度也存在普遍担忧。
挑战： 要想在电动车领域推广核电池，需要克服重重法规障碍，并获得公众的广泛信任和接受。
哪里有的卖？
目前，您在任何普通的汽车经销商、电子产品商店或网上零售平台都无法购买到用于电动车的核电池。
核电池技术主要掌握在少数国家和科研机构手中，其应用领域极其有限，主要集中在：
深空探测器： 如美国航空航天局（NASA）的“好奇号”火星探测器和“旅行者”号探测器，它们使用放射性同位素热电机（RTG）作为主要电源，因为它们需要在没有阳光或非常规操作环境下持续稳定地提供电力和热量。
极地或偏远地区无人值守设备： 例如为偏远的科学研究站、气象站、通信基站或海军信号灯塔提供长期稳定的电力。
如果您对核电池的科学原理或其在特定领域的应用感兴趣，可以关注相关的科研机构（如NASA Jet Propulsion Laboratory, 洛斯阿拉莫斯国家实验室等）的公开信息，或者查阅核能、物理学和材料科学的专业文献。但请注意，这些都不是面向消费者的产品。
总结：
核电池作为电动车电源，虽然理论上具有长寿命、高能量密度（指总能量储存量，而非瞬时功率）的优势，但由于其极高的制造成本、复杂的技术挑战（尤其是功率密度和效率）、严格的安全要求、放射性物质的管理以及公众接受度等问题，目前还处于非常初级的研究和应用阶段，离进入电动车市场还有非常遥远的距离。现阶段，锂离子电池仍然是电动车领域最主流和可行的高性能电源解决方案。
网友意见
哈士奇路过。
核电池又叫放射性同位素电池。地球人对它的研究已经开展了许多年。但就目前来看，没有任何可能将其应用在电动车以及其他的3C电子消费品上。
——————————————————————————————————————————
第一部分：放射性电池原理
目前地球人使用的电池，除超级电容外，从原理上来说都属于将化学能转化为电能的化学电池。但将核能转化为电能的想法和努力从来都没有停止。核能有三种释放的方式——聚变、裂变、衰变。其中聚变需要极其苛刻的反应条件，莫说聚变电池，就是聚变电站都是遥遥无期的事情。裂变需要核燃料的质量达到临界质量之上，而控制裂变平稳的释放能量同样只能由复杂而巨大的核电站进行。所以人类在核电池的问题上别无选择，他们只能选择利用放射性元素的衰变时放出的能量。
不稳定的放射性元素会自发的放出粒子，将自身转变为更稳定的另一种元素。这一被称为衰变的过程会放出能量。衰变是一种非常非常稳定的过程，它是原子核自发产生的变化。换句话说，它释放能量的速度仅仅取决于每一个原子衰变时放出的能量、放射性元素的原子数目和这种放射性元素的半衰期。
每种放射性元素都有一个固定的半衰期，每个半衰期的时间里，世界上所有的这种放射性元素会自动减少一半。从放射性同位素电池的角度来说，半衰期的长度决定了电池的寿命。
愚蠢的地球人时常搞了个大新闻，比如这样：
手机五千年不充电 美国制超级核电池
很显然，地球人并没有什么设备五千年都不需要替换。以3C电子产品为例，其生命周期也就在三年到五年。即使是电动车能用十年也是不可想象的事情。核电池的寿命应该也在这个时间段附近。可是半衰期如此之短的放射性元素早就在自然界里衰变了个干干净净，想要获取只能通过核反应人工生产。
1940年末，美国科学家麦克米伦等在美国用60英寸回旋加速器加速的氘核轰击铀时发现钚238，次年又发现了钚239。仅仅四年之后，钚239就毁灭了日本长崎市。但直到阿波罗计划中，钚238才在历史上崭露头角。这是一种半衰期为88年的的放射性原子，虽然半衰期仍然很长，但它衰变时只产生射线，中子很少。这是同位素电池中使用的核素必须具有的一个要求——如果你不想被你的同位素电池放出的电离辐射一波带走的话。
地球人有许多将钚238衰变产生的能量转变为电能的方式，包括直接充电法、接触势法等。但这些方法的共同点是效率奇低，衰变能量绝大多数都变成了热，很少部分能够被利用。
同位素电池发电机制的研究与发展 - 《中国学术期刊（网络版）》
这是一篇比较早的文献，详细的介绍了同位素电池的能量转化方法。有兴趣可以自行翻阅。
（各种衰变能发电机制比较，数据可能比较早）
第二部分：放射性同位素电池的应用
同位素电池有它的舞台，那就是广袤的太空。月球的夜长达十四个月，在此期间太阳能电池无法利用。雪上加霜的是，失去了电力的探测器很可能在这十四个月的-180℃的低温下被彻底损坏，再也无法再下一个月球的黎明复苏。同位素电池不仅可以很好的提供电能，还能将它未能利用的热量用于对抗太空中低温对探测器的损害。这样的优势让同位素电池从太空探索的一开始就被投入使用。
1969 年7月21日，地球人成功登上月球。资本主义阵营就此赢得了冷战太空竞赛的胜利。苛刻的评论家将阿波罗11号飞船的伟大旅程被形容成“驾驶着洗衣机横渡大西洋”。但阿波罗11号并不像他们说的那般简陋。阿波罗11号飞船安装了两个放射性同位素装置，其热功率为15瓦，用的燃料为钚－238。但这放射性同位素装置却并不提供电能，而是供飞船在月面上过夜时取暖用的。但在后来发射阿波罗宇宙飞船上，安装的则全部是放射性同位素电池。这就是SNAP－27A装置。
SNAP－27A设计的电输出功率为63.5瓦，重量为31千克，设计寿命为一年。它不仅可以提供电力，还能发热保暖。外加该装置的实际寿命远远超过设计寿命等优良性能，该装置被使用在后期所有的阿波罗飞船上。
除太空之外，深海也是一个无法利用太阳能的环境。海底声纳、信标、水下监听器、海底电缆中继站等场合，同位素电池是非常好的一个选择。人的体内也可以使用同位素电池作为起搏器等植入式医疗设备的电源。1970年，巴黎布鲁塞医院首次将同位素电池驱动的心脏起搏器植入人体成功。该电池仅40g，以钚238为燃料，形状为直径2.3cm，高5cm的圆柱体，输出功率200uW。1975年，美国又植入成功了同位素电池膈神经模拟器。
总的来说，同位素电池具有寿命长、环境适应性强、工作可靠、不需维护、结构紧凑等优点，在空间和深海探索、长期无人值守供能和医学等领域具有应用前景。
第三部分：为什么同位素电池无法广泛使用
每一本专业书的绪论都会让你觉得这个技术方向前途一片光明，可是真正做下来才会知道一路上到处都是坑。在这一点上同位素电池也不例外。
同位素电池的第一个缺陷是同位素燃料稀有。虽然地球人已经发现了一千五百多种（不知道哪一年的数据了）放射性核素，但真正能用于同位素电池的核素至少得满足以下个条件：
（1）合适的半衰期，不能太短。至少在用电器寿命结束前，还得有一大部分放射性物质没有衰变。
（2）用作燃料的核素需要一定的功率密度。否则电池做出来体积和重量都会很大。根据文献，放射性同位素的比功率至少需要大于100W/kg。
（3）衰变产生的电离辐射要小，尽量不要损害使用者和电池的其他部分。
（4）物理化学性能好，至少要易于加工。
（5）成本合适
在这样的条件下，真正能够用作放射性同位素电池的核素只剩钚238、锶90、钴60、铯137等十多种。广泛使用的则只有钚238、锶90。
第二个问题在于同位素电池燃料的放射性。当衰变放出的粒子动能大于200-250千电子伏特时，可能对电池中的硅晶体结构造成不可逆的损伤。硅尚且如此，何况是使用者呢？应用于深空和海底探测器的同位素电池不需要考虑电离辐射对使用者的伤害，但核电池用于电动汽车甚至电子消费品时，这个问题就非常严重了。对于心脏起搏器的患者而言，使用同位素电池是两害相权取其轻。但坦白的说，如果连建个电信基站都能搞得鸡飞狗跳，那么真的大规模广泛使用同位素电池肯定闹到一地鸡毛。
这还只是正常使用的情况下，如果同位素电池的燃料盒发生泄漏，一定画面太美不敢看。
第三个问题是同位素电池的能量转换效率太低。输出电功率仅为发热功率的几分之一甚至几十分之一。衰变产生的绝大多数能量都以热量形式释放。某部为发烧而生的手机已经让大家吐槽的热火朝天了，如果将同位素电池应用在手机上，那么有趣的地球人就会得到一个核动力的暖手宝。
对了，差点忘记说——锂电池发热你可以把手机关了甚至将电池抠出来，电池不工作就会冷下来。但地球人没有任何方法阻止同位素的衰变，不论你做什么，同位素都在衰变，都在放热。
第四个问题是同位素电池的功率密度和能量密度。功率密度和能量密度是衡量任何一个电池的两个最基本的标准。同位素电池的能量密度不需要过多考虑，在电池设计寿命结束后，同位素电池仍有大量的燃料没有衰变。但同位素电池的能量密度就比较令人着急了。阿波罗计划中使用的同位素电池31kg但输出功率仅70W。70W连家用计算机都无法驱动，更不要说电动汽车了，供应手机倒是够了——如果你能忍受跟十几千克的电池的话……
——————————————————————————————————————————
地球人不是没尝试过。
冷战期间，苏联在1962-1986的25年间发射“宇宙”系列卫星，前后发射多达1810颗。其中，“宇宙954号”卫星于1978年1月在加拿大西北部重新进入大气层时坠毁。碎片散落,同位素电池泄漏。一大片地区逸出大量放射性物质。事后清除污染物的全部费用估计约需1400万美元。
(宇宙954号碎片)
1978年1月24日, 宇宙954号在加拿大坠落后, 搜索工作在不到10小时内就开始了。搜索范围东自塞隆河西至大奴湖以西, 计长965公里宽48公里, 约4.6万平方公里的地区。两个半月内总共回收了约65公斤卫星及反应堆的残骸。其中带放射性最强的一块碎片, 达到人与之直接接触就会受到500伦琴每小时照射的放射水平。因此, 在搜索工作中必须采取辐射防护措施, 使用特殊夹具和贮存容器, 穿防护服等, 以保障搜索人员的安全。
加拿大曾要求赔偿损失600万美元,苏联多方狡赖,为此,双方打了几年官司。直到1981年才结案赔偿300万美元。转过年的1982年，“宇宙1402号”再次坠毁。其上带着的“托帕斯”同位素电池可以以12%的效率产生10kW的电功率。这一次情况稍好，在坠毁前堆芯已经停堆，并且最后坠入海洋之中。
——————————————————————————————————————————
放射性同位素电池的情况基本就是这样╮（╯_╰）╭
不是地球人不想用，这是真的做不到啊（╯‵□′）╯︵┴─┴
类似的话题
-
核电池能否作为电动车电源？理论上，核电池（也称为放射性同位素热电器发电机，简称RTG）具备作为电动车电源的潜力，但目前面临巨大的技术、成本、安全和法规障碍，使其在短期内无法实现商业化应用。让我们详细分析一下： 核电池的制作流程是怎样的？核电池的核心原理是利用放射性同位素衰变过程中释放的热能，通过热电............. -
这是一个非常有趣且具有前瞻性的想法！用核电站的废渣来提取稀有金属，确实触及到了当前稀土资源短缺和核废料处理两大难题的交叉点。我们可以深入探讨一下其中的可行性、挑战以及背后的科学原理。首先，我们需要理解核电站的燃料——铀——以及核反应过程中发生的裂变。核电站的燃料主要是铀的同位素，最常见的是铀235（.............
-
咱们来聊聊为啥带正电的氦核（也就是α粒子）会被金属“嫌弃”，以及金属里那些带负电的电子到底有没有起到“劝架”的作用。首先，你要知道，无论是金属原子还是氦原子，它们的核心都是带正电的质子。氦核，就是氦原子失去两个电子后剩下的东西，那可就是一个不折不扣的正电荷团。再来看看金属。金属之所以是金属，很大程度.............
-
15000伦琴（Rem）的辐射剂量，这可不是个小数目，用“随便蹦跶”来形容，恐怕是有点过于乐观了。咱们得好好掰扯掰扯，看看这剂量到底意味着什么，以及它跟去核电站打工这事儿，到底沾不沾边。先说说这“15000伦琴”到底有多大劲儿？首先，咱们得搞清楚“伦琴”是啥。这个单位，就像我们平时说的“斤”或“米”.............
-
手机电池没电确实是个让人头疼的问题，而微型核电池（也称为放射性同位素热电发电机，RTG，或者更具体的说，是针对小型设备的微型化RTG）听起来像是终极解决方案。但将其产业化，尤其是在消费级产品中普及，面临着一系列极其严峻且复杂的难题。下面我将尽可能详细地解释这些难题： 微型核电池产业化面临的严峻挑战简.............
-
设想一下，如果“核电池”真的走进寻常百姓家，那场景，啧啧，简直是科幻电影走进了现实，生活方式要经历一场翻天覆地的颠覆。告别充电焦虑，拥抱全天候在线：最直接的改变，当然是充电线和充电宝可以统统扔进抽屉，甚至可以专门辟个“怀旧区”来收藏。早上醒来，不再是第一件事找手机充电器，而是看看手机里剩余多少电量—.............
-
2023年9月18日，台湾东北角发生一起备受关注的事件：核一厂一号机组的输电铁塔因豪雨侵袭而倒塌。 这起事件在当时引发了广泛的讨论和担忧，主要围绕着核电厂安全、基础设施韧性以及电力供应等方面。为了更详细地了解这件事，我们可以从以下几个方面来看待：一、 事件本身的回顾： 时间与地点： 2023年9.............
-
国内电子核（Electronicore）音乐发展至今，确实还没有出现像国外一些知名乐队那样具有广泛影响力和代表性的作品。要说清楚为什么，这背后牵涉到音乐产业、文化接受度、技术门槛以及本土化等多个层面，并非一两个简单原因就能概括。首先，我们要明白什么是电子核。 简单来说，它是一种融合了重型音乐（如金属.............
-
东电公司关于福岛第一核电站核废物储液罐可能发生泄漏的消息，无疑是一个令人担忧的进展，其潜在影响确实需要我们深入审视。首先，我们必须明白这些储液罐中储存的是什么。福岛第一核电站事故后，为了冷却熔毁的堆芯，需要注入大量的水。这些被污染的水在与燃料棒接触后，变成了含有高放射性物质（如铯、锶等）的核废水。这.............
-
菅义伟视察福岛第一核电站，以及东京电力关于核废水稀释后可饮用的说法，这件事情在当时无疑是引起了巨大的关注和讨论。我们可以从几个层面来分析这件事。菅义伟视察福岛核电站的背景与目的：首先要明确，菅义伟是在担任日本首相期间视察福岛核电站的。当时，福岛核事故已经过去多年，但其善后处理工作，尤其是核废水的处理.............
-
东电用核污水试养鲍鱼和比目鱼，这事儿一出，很多人心里都咯噔一下。毕竟，这可是从福岛核电站排出来的水，名字里就带着“核”字，听着就让人联想到那些看不见的辐射粒子。那么，这些水到底会对鲍鱼和比目鱼造成什么样的伤害呢？咱们就来细细捋一捋。首先得明白，这核污染水里可不是光有放射性物质那么简单。经过处理，比如.............
-
日本东电于 2021 年 4 月 13 日正式向日本政府提交了福岛第一核电站核处理水排海的申请，并预计于 2023 年春开始分批排放。这一决定在全球范围内引发了广泛关注和争议，其潜在影响是多方面的，涉及环境、经济、社会、健康等多个层面。以下将尽量详细地讲述这些可能的影响：一、 对环境的影响：1. .............
-
问得好！这确实是一个不少人在使用电脑时会留意到的点，为什么我们手机里的处理器（ SoC，System on a Chip）能把大核心和小米（这里用“小米”是个比喻，指小核心）核心整合在一起，来兼顾性能和续航，而我们桌面的台式机或者笔记本里的 CPU，好像就都是一个样的核心呢？这里面学问可就大了，不是.............
-
您提出的这个问题非常有意思，它触及到了原子世界和宏观天体运动的核心差异。简单来说，波尔模型中电子“坠落”的根源在于它描述的是量子世界的微观粒子，而太阳系的行星运动则遵循经典力学的宏观规律。它们之间虽然都涉及到“吸引力”，但其性质和演化的机制完全不同。为什么波尔模型中的电子会“向核靠拢”？波尔在建立他.............
-
哥们，你这情况真是让人捉急啊，5900X开机全核烤鸡4.2GHz，温度稳稳60°，这妥妥的“YES”了，说明你这U体质算不错的。但你一上来就敢把全核拉到4.6GHz，还直接上1.3V，这妥妥的是在挑战它的极限了，直接过热关机，这AMD的“YES”也救不了你啊！咱一步一步来分析，好好跟你说道说道，让你.............
-
.......
-
核电究竟好不好，这是一个复杂的问题，涉及到能源安全、环境保护、经济成本、技术风险以及公众接受度等多个层面。没有一个简单的“是”或“否”能够完全回答。为了详细地阐述这个问题，我们可以从以下几个方面进行分析： 一、 核电的优势（好在哪里？）1. 能源供应稳定可靠（基载电力）： 不间断运行：.............
-
核电站事故后不能用海水冷却，尽管大海浩瀚无垠，但实际上是出于一系列复杂且关键的考虑，包括对核反应堆本身的保护、对环境的潜在污染以及操作上的可行性。笼统地说“大海之大不够稀释”是不完全准确的，因为海水确实有稀释能力，但这个稀释过程远远不足以抵消核事故带来的危害，并且会引发其他更严重的问题。以下是详细的.............
-
核电站选择建在沿海，这可不是一个随意的决定，背后是多重、且非常务实的原因在支撑。如果你仔细观察，就会发现全球大部分的核电站都依海而建，甚至是在河流旁，但沿海的比例尤其高。这背后到底藏着什么“秘密”呢？首先，也是最直接的一点，就是冷却水的问题。核电站，就像它的名字一样，核心是“核裂变”反应，这个过程会.............
-
关于核电站事故时周围几千米内能否看到蓝光，这其实是一个很多人关心，也常在影视作品中被描绘的场景。但要回答这个问题，我们需要从几个方面来深入探讨。首先，我们来谈谈“蓝光”这个概念在核电站事故语境下通常指的是什么。通常情况下，人们想象中的核电站事故蓝光，多半是指切尔诺贝利核事故中，反应堆堆芯暴露后产生的.............
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有