受够了手机电池没电的麻烦，微型核电池，产业化的难题在哪里？
微型核电池产业化面临的严峻挑战
简单来说，微型核电池的核心是将放射性同位素衰变产生的热能转化为电能。即便技术上可行，将其安全、经济、高效地应用到人人都能使用的手机上，几乎是一项不可能完成的任务，至少在目前以及可见的未来是如此。
以下是主要的产业化难题：
1. 安全性：绝对的首要问题
这是所有关于核能应用最核心、最难解决的问题。
辐射泄露与防护:
同位素的性质: 用于生成热量的放射性同位素（如钚238，尽管它主要用于太空探测器，但其他同位素也可能被考虑）在衰变时会释放出α、β、γ粒子或中子。虽然α粒子穿透力弱，容易被阻挡，但如果同位素进入体内，则危害巨大。β和γ粒子穿透力更强，需要厚重的屏蔽材料。
日常使用环境: 手机会经常接触人体、放置在各种环境中，且不可避免地会经历摔落、碰撞、挤压等物理冲击。一旦发生外壳破损，放射性物质泄露的风险将是灾难性的。
屏蔽材料的重量与体积: 为了达到安全标准，需要高效的屏蔽材料，如铅、钨合金甚至特殊陶瓷。这些材料会显著增加手机的重量和体积，使其完全失去便携性。一个能有效屏蔽γ射线的手机会比现在重几十倍甚至上百倍。
失效模式: RTG的设计必须考虑到各种可能的失效模式，如过热、材料疲劳、甚至意外的机械破坏。如何保证在任何情况下都不会发生辐射泄露是极其困难的。
热管理与过热风险:
同位素衰变会持续产生热量。尽管微型RTG的设计会将其热量转化为电能，但总会存在一部分废热。在手机这样密闭且对散热要求极高的设备中，如何有效管理这些持续产生的热量是一个大问题。
如果散热不良，设备可能会过热，不仅影响性能，还可能引发火灾或其他更危险的连锁反应。
意外事件的处理:
一旦发生手机爆炸、火灾或被盗并被滥用，如何处理这些带有放射性物质的设备将是巨大的公共卫生和环境灾难。普通人没有能力处理，需要专业的危险品处理团队。
2. 成本：高昂到令人望而却步
同位素的生产和纯化:
核燃料，特别是用于RTG的特定同位素，生产过程极其复杂、耗时且成本极高。例如，钚238需要在核反应堆中通过辐照专门的靶材料生产，然后进行复杂的化学分离和纯化。其产量非常有限，且主要供应给国家级科研项目或太空任务。
用于小型设备的同位素（如镍63、氚等用于betavoltaics）虽然能量密度较低，但同样需要专门的生产和提纯工艺。
RTG系统的制造:
RTG本身需要精密的设计和制造工艺，包括热电转换材料（如温差电材料）、热交换器、封装材料等。这些材料和制造过程都非常昂贵。
整体封装的安全性要求，也进一步推高了制造成本。
安全基础设施的建设和维护:
从生产、运输、销售、使用到废弃处理，整个生命周期都需要极其严格的安全监管和基础设施支持。这包括专门的工厂、运输工具、储存设施、检测设备以及训练有素的专业人员。这些成本是巨大的，且需要国家层面的长期投入。
3. 技术成熟度与性能限制
能量密度与功率输出:
虽然放射性同位素的能量密度很高（单位质量储存的能量多），但它们衰变的速率相对稳定且不可控，转化为电能的效率（热电转换效率）通常不高（目前先进的也只有百分之几十）。
这意味着要提供手机所需的瞬间高功率输出（如玩游戏、拍照时），单一的微型RTG可能难以满足需求，或者需要巨大的、不切实际的放射源。
虽然有betavoltaics（β衰变转化为电能）技术，但其效率更低，功率输出也更小，更适合低功耗传感器。
放射性同位素的选择:
寿命: RTG的寿命取决于同位素的半衰期。半衰期太短意味着很快就不能提供足够的电力；半衰期太长则能量释放速率低，功率输出不高。寻找一种兼具适当半衰期、高能量释放、低穿透辐射且易于获取的同位素极其困难。
衰变产物: 某些同位素衰变会产生强烈的伽马射线或中子流，需要更重的屏蔽。
热电转换效率:
目前温差发电材料（如碲化铋、碲化铅等）的效率仍然有待提高，且成本高昂，耐用性也需要考虑。将这些材料小型化、集成化到手机中，并保证长期稳定工作是一个挑战。
4. 监管与法律法规
核材料管制: 放射性同位素属于严格管制的核材料。其生产、运输、储存、销售和使用都受到各国政府和国际组织的严密监管。任何个人或消费级产品公司都无法轻易获得和使用这些材料。
国际条约与安全协议: 涉及核材料的任何应用都需要符合一系列国际条约和安全协议，以防止核扩散和恐怖主义利用。
责任问题: 一旦发生事故，责任归属、保险和赔偿将是一个极其复杂的问题。
5. 消费者接受度与伦理问题
公众恐慌与误解: “核”字本身就会引起很多人的恐惧和不安。即使技术上非常安全，公众也可能出于对辐射的担忧而抵制。
伦理考量: 将放射性物质置于普通消费者的日常生活中，即使风险极低，也存在潜在的伦理争议。
6. 报废处理
核废料问题: 使用过的RTG最终会成为放射性废料。如何安全、合规地回收、处理或储存这些废料，是另一个巨大的挑战。目前全球范围内对于如何处理各种级别的核废料仍然存在争议和技术难题。
总结来说，将微型核电池产业化到手机上，最大的障碍不是“能否产生电”，而是“能否在保证绝对安全的前提下，以可接受的成本、尺寸和性能做到”。
目前，微型核电池更倾向于在一些对能量密度和续航有着极端需求的特殊领域得到应用，例如：
深空探测器: 需要极高的可靠性和长达数十年的续航，且不受太阳能限制。
某些军事或科研用途: 在偏远或极端环境下工作的传感器、导航设备等。
物联网设备: 一些低功耗但需要长期工作的传感器，可能使用betavoltaics技术。
对于普通消费者而言，手机电池没电的麻烦，目前只能依靠技术进步（如更高能量密度的锂电池、更快的充电技术、更优化的电源管理）来逐步缓解，而不是通过引入核能这种高风险、高成本、高监管的解决方案。
网友意见
核电池之所以比核反应堆来的简单，不需要巨大的屏蔽，主要原因是是通过衰变而非裂变来释放能量，可以选择无伽玛辐射或者中子辐射的放射性同位素，因此不需要多少屏蔽，但这也导致功率存在一个显然的限制。于是有一个关键的问题是，手机的功率大概是多少，以及一个可以提供手机功率的核电池会有多麻烦——即使核电池由于封装或者屏蔽其放射性，这依然是一个放射源。
我们以水果6为例，其电池3.82V，1810mAh，假设使用24小时充一次电来算，大约是0.29W的平均功耗。
对于放射性物质，通常用活度来比较其放射性，老单位是居里，1居里=3.7×10^10贝可，放射性核素每秒有一个原子发生衰变时，其放射性活度即为1贝可；而释放的能量通常用Mev或者KeV来表示，每MeV相当于1.6×10^-13焦耳，也就是说每居里（3.7×10^10贝可）活度的放射性物质在其辐射能量为1Mev的情况下发出的能量大约是5.92毫瓦）
以文中的氚电池为例，氚的最大衰变能为18.6 keV,平均能量为5.7 keV，也就是说要提供0.29W的功耗，即使核电池的转换效率为100%，也需要8.6千居里.——要知道手表的氚管通常是25毫居里。按照典型的氚供应价格，至少需要数万美元，按照直接充电式核电池实际效率，需要量至少还要乘以10多倍。
而如果我们选用一种比氚的单位能量更高的放射源呢，并且我们假设其伴随的伽玛辐射很小或者很容易防护，比如锶90，氪85（他们都是核裂变产物，可以从乏燃料中大量获取，衰变能量在0.5～0.7MeV——实际上还有轫致辐射问题），那么面临的问题就更明显了——这种放射性影响比氚强百倍的放射性物质，需要更严格的管理和监督。你不可能把数百居里这种辐射强度的放射源——按有关规定应为三类放射源（没有防护情况下，接触这类源几小时就可对人造成永久性损伤，接触几天至几周也可致人死亡）——塞在手机里拿着到处跑，那样只要一个反社会的小偷把你的手机电池砸烂就可以造成恐慌了。
另一个问题是一个满足手机要求的核电池可能比较大。在实用的核电池当中，大多数都是功率非常小的，微瓦或毫瓦级的电池，这些电池通常采用效率比较高的直接充电式、气体电离式、辐射伏特效应能量转换原理，要实现数百毫瓦甚至数瓦的功率比较困难。
少数功率达到数瓦甚至上百瓦的电池多为深空探测器使用的热电转换核电池，通常是钚238或者钋210作为放射源，且不管两者的昂贵价格，他们的放射性毒性和化学毒性都非常强大，美国核工业界允许的钚238摄入量是2.4×10^-9g，而钋210由于毒杀前俄罗斯特工利特维年科早已是臭名昭著，号称比氰化钾还要毒2.5亿倍。
当然以手机通常寿命来说，需要一种半衰期较短（1～3年），纯α或者β放射性，能量在MeV级，几乎无γ辐射和γ子体的核素比较合适，最好化学性质稳定，即使我们找到这样一种材料，并且核安全法规同意你购买，这样一种核电池会比手机的电池要大一些，并且发热量会很大——热电转换式核电池的效率很低，通常只有百分之几，也就是说你的手机将有数瓦到数十瓦的发热功率，比小米更适合当暖手宝。
补充一下氚的价格问题：某些回复中提到的利用泄漏中子生产氚并不实际，因为中子通量很低，经济的路线是用锂代替一部分核电站控制棒和调节棒，或者从重水堆比如CANDU的慢化剂中提取。
21世纪初，美国能源部曾在田纳西河管理局下属的Watts Bar核电站中试验性的生产氚，以维持核武库当中氚的存量。如果用锂代替控制棒中的中子毒物，在不增加额外燃料的情况下，Watts Bar核电站的一个反应堆（1100MW电功率）可以插约2000根产氚可燃毒物棒（TPBAR）；在不改变反应堆18个月的换料周期的情况下，反应堆可以插入2496根；如果将换料周期改为12个月，可以塞3000根，每根TPBAR在一堆年的运行中当中可以生产约0.75g氚。DOE每年需要约3kg氚，而TVA给的报价当中运行费用为每年两千万至六千万美元（不包括氚提取设施的基建费用），这是成本价，因为TVA的性质类似国企，向联邦其他机构服务得收成本价，价格波动区间取决于DOE是提供廉价的来自核武器的浓缩铀燃料还是提供商业铀浓缩生产的核燃料。
每克氚大约是9600多居里，商业市场上的氚价格在2美元每居里上下浮动。
实际上核电站运行本身会排放很少量的氚，压水堆有每年数千个居里/百万千瓦功率的氚排放限额，但是排放浓度要求非常稀；CANDU的氚排放量比压水堆大一个数量级，由于浓度和同位素分离的难度，这些氚是没有回收意义的。
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