核能是人类文明发展的大势所趋,2010年,全球核能发电占全球总量2.7%,但是2023年,这一比例上涨到了5.08%。
相信在不久的某一天,核能会真正走进大众生活,本文讨论的核电池,就跟我们的日常生活息息相关。
想象一下,你的手机在安装核电池后,能连续使用50年,期间完全不需要充电,出去旅游不用时刻担心耗电量。
2024年1月8月,北京贝塔伏特新能科技有限公司表示,他们已经研发出了微型原子能电池,也就是BV100核能电池。
简单了解下“BV100核能电池”BV100核电池的尺寸仅有15*15*5立方毫米,大概一枚硬币大小,主要由镍63和金刚石半导体组成,其中金刚石半导体对辐射电子的收集系数高达98%,核电池能量密度是三元锂电池的10倍以上。
BV100核电池具备不俗的抗打击能力,一般穿刺枪机不会导致核泄露,并且能适应-60℃~120℃的温度环境,在此区间内,不会突然停止运行或爆炸,具备很强的稳定性。
BV100核电池是如何发电的?
镍-63是一种放射性同位素,在衰变过程中,镍-63释放出β粒子,金刚石半导体薄片吸收后,会将能量转化为电能,由于镍-63的半衰期长达100年,所以由镍-63制作而成的微型核电池,其寿命稳定在50年以上,也就是说,装载了镍-63核能电池,你的手机在50年内都不用担心电量问题。
结合高稳定性、寿命长、体型小等优点,BV100核电池能适用于医疗器械、高级传感器、微型机器人等设备。
BV100核电池有核辐射危险吗?自从人类意识到环境的重要性后,一直在积极开发清洁能源,核能就是重点发展项目,除了我们熟知的核电站外,人类也开始慢慢使用小型核能设备,例如以下两个案例:
1.旅行者一号使用放射源为钚-238,核电池外面用铍外壳包装,直径406毫米,长度508毫米,重量39千克,钚衰变释放的热量通过转换给航天器提供电能。
2.中国嫦娥三号探测器在月球需要面临-180℃的低温,为了防止设备被低温破坏,我们采用钚-238的同位素来发热,衰变产生的热量能有效保护嫦娥三号的电子设备,虽然不是真正意义上的核电池,但也在说明核能在航空航天领域的重要性。
或许有网友说,以上这些应用于航空航天,普通人难以接触,要说有没有辐射危险,也跟咱普通老百姓没啥关系。
真正要考虑到的是民用领域,BV100核电池如果被应用于手机电池、心脏起搏器等,是否存在核辐射危害?
在发生日本广岛长崎被核轰炸、苏联切尔诺贝利核电站事故后,普通人对核辐射可谓是“谈核色变”。
核辐射穿透人体直接攻击DNA,会导致基因突变或双链断裂,从而产生基因突变等影响,轻则出现慢性病,重则短期死亡或长期饱受癌症困扰。
那么使用镍-63制作的核电池,到底对人体有没有危害?
大家稍安勿躁,为了更好理解,还需要插播一条知识,除了中子外,核辐射会散发α粒子、β粒子、γ射线。
α粒子射程短,穿透性较差,基本一张A4纸就能轻松拦截。
β粒子的穿透性比α粒子强,但使用一般的金属片也能拦截。
γ射线穿透性最强,能轻易穿透人体和其他物质,危害也是最大的。
通过以上简单了解,如果能拦截核辐射,那么核电池就是安全的,而镍-63在衰变过程中,产生的是β粒子,虽然比α粒子穿透性强,但能被薄层的铝或塑料等材料拦截。
BV100核电池中镍-63,被金刚石半导体夹在中间,其散发的β例子也无法穿透到外界,所以即便将BV100核电池应用在手机、心脏起搏器等随身携带的物品中,也不用担心核辐射危险。
虽然成功研发出了BV100核电池, 但距离真正商用还有很长一段距离,归根结底还是因为成本。
对于镍-63的具体成本,暂时没有公开定价,但可以肯定的是,镍-63原材料非常昂贵。
昂贵的电池成本,必然导致终端产品价格昂贵,如果只是价格问题,或许还容易解决,但核电池商用引发的一系列社会问题,又该如何解决?
例如以下2种情况。
1.有人买了核电池手机后,拆掉外层保护壳,恶意把镍-63丢弃在河流或土壤中,导致核辐射蔓延开来,影响周围生态环境。
情景模拟一下,张三跟李四有仇,李四承包了一个鱼塘,结果张三丢了点镍-63进去,没过多久,李四鱼塘里的鱼全死了,而且镍-63的半衰期长达100年。
2.有人恶意将镍-63粉碎后,将其混入饮品中,毒害他人。
言而总之,具备核辐射的产品,即便在实验阶段的安全性非常高,可一旦投入商用,引发的潜在社会问题也需要高度重视,如果找不到合理解决方案,应该延迟普及。
所以在量产之前,要解决成本、社会安全这两大问题。
手机是用不上,用电动车上可以
手机能用五十年吗?