鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:748次 | 2021年11月02日
把核電池放在身后取暖安全嗎?
在最近熱映的技術(shù)流硬科幻《火星救援》中,各種黑科技讓觀眾興奮不已。
火星在黎明前,溫度可低至零下八十度,為了不被凍死,馬特達(dá)蒙機(jī)智地從沙塵中挖出了核電池取暖(也就是被他纏上一圈金屬紙的玩意兒),邊纏邊說假如電池?fù)p壞那就“nohuman”了。
取出后,馬特達(dá)蒙把核電池放在了他的座椅后,這著實(shí)讓觀眾捏了一把汗。把放射性物質(zhì),放在離自己這么近的距離內(nèi),真的安全嗎?影片里的核電池,究竟是什么鬼?
嚴(yán)格來說,核電池叫放射性同位素?zé)犭姍C(jī)((RadioisotopeThermoelectricGenerator,縮寫RTG),利用放射性衰變的熱量進(jìn)行溫差發(fā)電,通常使用的同位素就是钚238。所以同位素的放射性真的不會(huì)對(duì)人類造成傷害嗎?
由于火星表面晝夜溫差極大、一般化學(xué)電池?zé)o法工作,太陽能電池又無法用于深空,放射性同位素?zé)犭姍C(jī)可謂是深空探測(cè)中理想的能源。使用钚238作為核電池發(fā)熱材料的重要優(yōu)勢(shì)在于,處于鈾系衰變系當(dāng)中的钚238衰變出現(xiàn)的各種子體幾乎沒有伽瑪射線,輻射防護(hù)非常簡單和輕量化;半衰期也比較合適(88年)可以在相當(dāng)長的時(shí)間供應(yīng)穩(wěn)定的功率,足以滿足二十年甚至更久的深空任務(wù)。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
在超過四十年的時(shí)間里,NASA已經(jīng)安全的使用放射性熱電發(fā)電機(jī)(RTG)為二十多個(gè)太空任務(wù)供應(yīng)電力來源。
取暖是否可行?
首先說,用Pu取暖完全沒有問題。影片中的裝置叫做放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器(RTG),能夠把Pu-238放射性衰變釋放的熱量轉(zhuǎn)化成電力。在現(xiàn)實(shí)中,超過四十年的時(shí)間里,NASA已經(jīng)安全的使用放射性熱電發(fā)電機(jī)(RTG)為二十多個(gè)太空任務(wù)供應(yīng)電力來源。其中包括阿波羅登月任務(wù)、好奇號(hào)火星車和未來2020火星任務(wù)的火星車中將使用下一代升級(jí)版的發(fā)電機(jī)。
RTGs是一種太空電池,它利用钚-238放射性衰變過程中釋放的熱量發(fā)電。好奇號(hào)上RTG出現(xiàn)大約110瓦甚至更少的的功率,差不多比燈泡的平均功率高一些。
RTG,放射性同位素?zé)犭姍C(jī),利用放射性衰變熱量進(jìn)行溫差發(fā)電
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
那么,熱功率是否足夠大呢?钚-238的半衰期僅為88年,這意味著它的放射性衰減之快可以讓它非常熾熱,能夠使Pu-238燒的通紅,如下圖所示。好奇號(hào)的RTG大概出現(xiàn)2000瓦的熱量,設(shè)計(jì)使用壽命為14年,取暖夠用了吧。
是否會(huì)對(duì)人體出現(xiàn)危害?
Pu-238重要是阿爾法衰變,RTG重要是放出α射線,只能在空氣中穿透幾英尺,空氣中移動(dòng)幾厘米就over了,基本是一張紙或者健康的皮膚就擋住了,這點(diǎn)放射性跟火星上的本底相比,微乎其微,我觀察到他在同位素放射物質(zhì)外纏了一圈金屬紙,吸收掉了大部分α射線,更何況馬特達(dá)蒙還穿著那么厚的宇航服。
放射性不用考慮了,另一方面,Pu是有劇毒的,只有當(dāng)它非破碎成非常細(xì)小的粒子或蒸發(fā),并被人體吸入或攝入的時(shí)候才可能對(duì)人體健康造成影響,這才是可怕的。
在《火星救援》中,乘組為了以防火星上升飛行器的钚基RTG電池泄露而將它掩埋在遠(yuǎn)離居住艙的地方)。就像電影中相同,為防止任何泄露事故,钚-238放置在多層先進(jìn)的材料保護(hù)中,確保即時(shí)在嚴(yán)重的事故中也不會(huì)發(fā)生泄露。出現(xiàn)出的同位素是以陶瓷形式存在,且不溶于液體,所以不可能被誤吸和誤吞。
所以在火星上用Pu取暖很安全、很好用。