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核能的微型利用:好奇号上核电池能持续供电14年

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核心提示:相对于核电站动辄上百万千瓦的装机容量,核电池属于核能的微型利用。“好奇”号的制造商是波音和洛克希德(lockheed),后者95%的营业额来自美国国防部及军方。中国情况类似,即核电池大多用在军工、航天领域。

当NASA工作人员为“好奇”号击掌欢呼,解说员介绍核电池动力系统时,中国人自然也会好奇,我们难道只有大型核电站和核潜艇吗?

2012年8月6日这天,一块重45公斤、60厘米见方的电池引起了全世界核电界的关注。

这个为美国火星探测器“好奇”号提供动力的大盒子被昵称为“核电池”,可以持续供电14年。如果要跟以往的太阳能电池相比,核电池简直是劳模——不分冬夏无论日夜,24小时工作全年无休。有数据称,核电池提供的电能几乎是太阳能电池的3倍。

核电池横空出世后立即受到大肆追捧。英国帝国理工大学一位结构生态学教授史蒂芬·库里(Stephen Curry)在推特上感慨了从核爆灾难到核电池的巧合后,如此专业的话题一天内就被转发了1600多次、新增了100个粉丝。

事实上,“好奇”号只能算是第一个核动力的火星车。早在阿波罗号宇宙飞船的时代,就有核电池的身影。在NASA的名单上,使用过核电池的太空探测器有一长串,包括执行火星任务的“维京”,探测外太阳系的“先驱者”、“旅行者”、“尤利西斯”、“伽利略”、“卡西尼”以及“新地平线”等。

在美国航空航天局(NASA)科学家的字典里,“核电池”被称为多任务放射性同位素热电发生器(简称MMRTG)。它的原理很简单,利用半衰期较长的放射性元素稳定衰变时发出的热量,加热所谓的热点材料,将热能转化成电能为全系统供电。“好奇”号使用的是约5公斤重的钚-238,一种极昂贵又难制备的放射性元素。

相对于核电站动辄上百万千瓦的装机容量,核电池属于核能的微型利用。“好奇”号的制造商是波音和洛克希德(lockheed),后者95%的营业额来自美国国防部及军方。中国情况类似,即核电池大多用在军工、航天领域。

当身穿蓝色制服的NASA喷气推进实验室工作人员为“好奇”号成功着陆火星击掌欢呼,解说员介绍核电池动力系统时,中国人自然也会好奇,我们难道只有大型核电站和核潜艇吗?

事实上,中国也有核电池。中国探月工程首席科学家欧阳自远接受媒体采访时透露过,将于2013年随“嫦娥三号”登月的我国首辆月球车上,将装载核动力系统。鲜为人知的是,已有的月球车都同时装有太阳能和核能两套动力装置,以备低温、离太阳较远时切换使用。而业内认可、有据可查的中国第一块核电池,据信由中国原子能科学院自2004年起研发、2006年成功。这颗钚-238同位素电池,被视作填补了中国核电池的空白。

不过,由于最常用作核电池的钚-238非常昂贵,在近地轨道上的性价比不如太阳能,加上使用领域的小众,并不被看好是未来“微核”时代的代表。低调又步步为营的是小型反应堆。

按照国际原子能机构(IAEA)的界定,电功率在30万千瓦以下的反应堆均为小型堆,美国能源部又在这个基础上增加了模块式的概念。小型堆的适应性很广,可以为偏远山区、中小电网、工业园区、石化企业供电,也可以用在热电联营、汽电联营甚至海水淡化需要的水电联供。

目前国际上有三十几座小型堆机组,但国内尚未有一座。2011年,法、美的三家公司分别公布了正在研发的三种小型堆设计。2011年美国联邦预算中,奥巴马总统要求针对小型堆计划投入3900万美元,美国能源部也首度对小型堆设计的商业运用提供了资金。

2011年4月,中国第一家从事小堆开发的产业化公司中核新能源有限公司成立。据媒体公开报道,中国首个小型堆示范项目确定将建在福建莆田,2013年底前开工。目前,中核新能源、中国核动力研究设计院等小堆先锋正在努力推销,力图促成小堆的国家示范工程,等待福岛核事故之后的中国核电重启之门彻底打开。

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