“體積只有硬幣大小，供電時(shí)間長(zhǎng)達(dá)5000年”——如果存在這么一款手機(jī)電池，恐怕人人都想擁有。但是如果被告知該電池有核泄漏的危險(xiǎn)，人們的使用熱情也許會(huì)大大降低。近日，美國(guó)科學(xué)家就造出了一種微型核電池，電力是普通化學(xué)電池的100萬(wàn)倍，但是其可能造成的核污染，又引發(fā)了不少爭(zhēng)議。

個(gè)頭袖珍，電力強(qiáng)悍

由美國(guó)密蘇里大學(xué)電氣及計(jì)算機(jī)工程系副教授宰萬(wàn)權(quán)(音)領(lǐng)導(dǎo)的研究組，在今年10月份研發(fā)出一種只比1美分硬幣大一點(diǎn)的微型核電池（直徑1.95厘米，厚1.55毫米）。該實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)其電力是普通化學(xué)電池的100萬(wàn)倍，供電時(shí)間可達(dá)到5000年。

盡管核能作電池類(lèi)的動(dòng)力源已經(jīng)獲得部分應(yīng)用，但此款電池的問(wèn)世還是令人振奮。該研發(fā)團(tuán)隊(duì)公布的資料顯示，這款核電池在體積和重量上有了巨大突破，而且在結(jié)構(gòu)上也更為穩(wěn)定。該核電池的最大創(chuàng)新之處是，研究者在電池中采用了液態(tài)半導(dǎo)體芯片。這一創(chuàng)新，克服了傳統(tǒng)核電池內(nèi)部固體芯片容易被放射線(xiàn)的帶電粒子損壞的問(wèn)題。這意味著，便攜式動(dòng)力源的難題有可能得到根本解決，并將為微型機(jī)電系統(tǒng)或者納米級(jí)機(jī)電系統(tǒng)找到合適的能量來(lái)源。研究者表示，微型核電池目前仍在基礎(chǔ)研究階段，盡管它的安全性毋庸置疑，但若作為普通產(chǎn)品出售，仍需一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

電能來(lái)自核衰變

核電池又叫“放射性同位素電池”。它與人們比較熟悉的核電站是兩回事。它們不僅在規(guī)模上相差懸殊，發(fā)電原理也不一樣。核電站是利用原子核的裂變能發(fā)電的；而核電池則是將放射性同位素衰變過(guò)程釋放的熱能，通過(guò)熱電偶轉(zhuǎn)換成電能。

放射性同位素在核衰變時(shí)釋放的能量比一般物質(zhì)大得多，而且衰變時(shí)間很長(zhǎng)，如1克鐳在衰變中放出的能量比1克木柴燃燒的能量大60多萬(wàn)倍，衰變時(shí)間長(zhǎng)達(dá)1萬(wàn)年。不同用途的核電池，采用不同的放射性同位素，主要有鍶90、钚238、釙210等長(zhǎng)半衰期的同位素。

核電池雖有多種形狀，但最外層都由合金制成，起保護(hù)電池和散熱的作用；次外層是輻射屏蔽層，防止輻射線(xiàn)泄漏出來(lái)；第三層就是換能器了，在這里熱能被轉(zhuǎn)換成電能；最后是電池的心臟部分，放射性同位素原子在這里不斷地發(fā)生衰變并放出熱量。核電池還有個(gè)特點(diǎn)，就是同位素在衰變時(shí)放出的能量大小、速度，不受外界環(huán)境中的溫度、化學(xué)反應(yīng)、壓力、電磁場(chǎng)等的影響。因此，核電池以抗干擾性強(qiáng)和工作穩(wěn)定可靠而成為電池家族中的佼佼者。

民用開(kāi)發(fā)升溫

核電池已廣泛用于軍事和航天領(lǐng)域。在太空中遨游的衛(wèi)星和航天器，對(duì)電源的要求特別嚴(yán)格，既要重量輕、體積小，能經(jīng)受強(qiáng)烈的震動(dòng)，而且還要求使用壽命長(zhǎng)?，F(xiàn)在它們使用的能源，主要是太陽(yáng)能電池。但是，在太空遨游中總不能都迎著太陽(yáng)飛，要是在陽(yáng)光微弱或者沒(méi)有陽(yáng)光的空間飛行時(shí)，太陽(yáng)能電池就失去了用武之地。例如航天器到火星或木星上去考察，就得背離太陽(yáng)飛行，這就得依靠核電池提供電源。因此，國(guó)外在上世紀(jì)70年代相繼發(fā)射的幾個(gè)木星探測(cè)器，以及后來(lái)發(fā)射的火星探測(cè)器，都裝有高性能核電池。

大海的深處，也是核電池的用武之地?，F(xiàn)在已將核電池用作水下監(jiān)聽(tīng)器、海底電纜中繼站和海底潛艇導(dǎo)航信標(biāo)的電源，它們的工作時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)十幾年，而且可以長(zhǎng)期不用人去看管和維修。

在醫(yī)學(xué)上，核電池已用于心臟起搏器和人工心臟。眼下植入人體內(nèi)的核電池多以鉭鉑合金作外殼，內(nèi)裝150毫克钚238，整個(gè)電池18立方毫米。它可以連續(xù)使用10年以上。

由于對(duì)核能安全性的忌憚，核電池一直被認(rèn)為不適合民間使用。 但現(xiàn)在核電池的民用化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。最新的嘗試是手機(jī)核電池。2008年，經(jīng)過(guò)數(shù)十名專(zhuān)家長(zhǎng)達(dá)12年的研究和上萬(wàn)次測(cè)試，諾基亞公司研發(fā)出核能手機(jī)樣機(jī)。這款核能手機(jī)和傳統(tǒng)的手機(jī)外貌上沒(méi)有多大不同，唯一差別是內(nèi)置了一塊核電池，理論上可以提供1萬(wàn)年以上的電能供應(yīng)。由于手機(jī)中內(nèi)置了一個(gè)小型的“核電站”，設(shè)計(jì)師預(yù)設(shè)了10余種安全措施。已經(jīng)披露的安全措施有：智能監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)在出廠(chǎng)時(shí)開(kāi)啟，一旦發(fā)現(xiàn)用戶(hù)試圖暴力拆解手機(jī)，將自動(dòng)關(guān)閉核能發(fā)電裝置；預(yù)警系統(tǒng)，核能手機(jī)通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)同官方服務(wù)器時(shí)刻保持聯(lián)系，一旦手機(jī)出現(xiàn)異常，官方可通過(guò)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)迅速找到手機(jī)的地理位置，并能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)手機(jī)進(jìn)行關(guān)閉電源、系統(tǒng)鎖死等遠(yuǎn)程操作。據(jù)悉，蘋(píng)果公司也在進(jìn)行將核能電池運(yùn)用在筆記本電腦上的研發(fā)工作。

利大還是弊大

盡管核電池的開(kāi)發(fā)前景令人振奮，但是一提到“核”，總是讓很多人聯(lián)想到蘑菇云和切爾諾貝利核電站事件，人們擔(dān)心核電池存在核污染風(fēng)險(xiǎn)。

其實(shí)，盡管核電池最核心的部件都是由放射性物質(zhì)制成，但是在正常的工作條件下卻是很安全的。以心臟起搏器所用的核電池為例，它的最大放射劑量和一只夜光手表上的熒光粉的放射量相同。在一年內(nèi)，人體所接受的輻射總劑量只相當(dāng)于進(jìn)行一次胸部X光透視的劑量。當(dāng)然，核電池存在放射性污染隱患。1964年，美國(guó)一枚導(dǎo)航衛(wèi)星運(yùn)載火箭失靈，導(dǎo)致衛(wèi)星上的钚核電池爆炸，所釋放的放射性物質(zhì)散落地球。此外，電池如果在有效期內(nèi)破損，其內(nèi)部的放射性元素會(huì)帶來(lái)污染。

核電池的另一個(gè)弊端，是它昂貴的價(jià)格。核材料的稀缺和難以加工成為決定其價(jià)格的首要因素。核電池的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用可以用一句話(huà)概括：道路是曲折的，前景是光明的。▲