新能源网首页 | 放到桌面

太阳能 生物质能 风能 新材料
行业|技术前沿应用|专题生态环保节能减排低碳生活上市公司
资讯企业动态业内资讯产业分析人物访谈政策法规投资融资统计数据本网公告|展会展会日历本网参展展会动态|产业园
专题: 生物质颗粒机 生物质压块机 生物质压块燃料 生物质颗粒燃料 锂离子电池 小型风力发电机 垂直轴风力发电机 LED灯 太阳能热水器 太阳能路灯 逆变器 太阳能电池板
当前所在位置:首页 > 技术 > 科技前沿
科技前沿】 【技术文献】 【专家视点】 【设备选型】 【应用实例】 【解决方案】 【技术参数】 【行业标准

月球上衰变能利用:从“暖宝宝”到同位素电源

来源:科技日报   更新时间:2019-01-28 15:00:23    
月球上衰变能利用:从“暖宝宝”到同位素电源

嫦娥四号任务月球车外观设计构型。(国家国防科工局供图)

  漫长的月夜,加之近310℃的昼夜温差,没有空气,人类要在月球上生存十分困难。能长期进行自动观察的仪器成为人类了解月球的“千里眼”。无疑,仪器的能源供给是件大事。

  据媒体报道,去年年底发射的“嫦娥四号”同位素能源供给实现了新突破:采用同位素温差发电与热电利用相结合的供能方式。

  这是一种什么样的能源技术?有何独到之处?科技日报记者就此专访了我国同位素能源专家、中国原子能科学研究院同位素研究所研究员蔡善钰。

  衰变能为太空探索提供自持能源

  “同位素热源和同位素电源统称为同位素能源。这类能源来自放射性同位素衰变时产生的‘衰变能’”。蔡善钰告诉记者,衰变能与裂变能、聚变能,构成了核能利用三大途经。

  与裂变能、聚变能相比,衰变能能量要小得多,但用于月球探测和深空探索却有独到之处:无需依靠外来能源,能长期、自持、可靠地提供动力,且对环境具有良好的适应能力。

  迄今为止,人类已发现118种元素,每一种元素有不同数量同位素,其中稳定同位素276种,放射性同位素3000余种。

  但蔡善钰说,若按照具有较长半衰期、较高功率密度、较轻屏蔽质量、较小生物毒性和较低生产成本等原则进行筛选,可作为能源燃料的放射性同位素不过十余种。根据衰变特性,同位素热源大致可分成α、β和γ热源三类。

  α热源的最大特点是所需的屏蔽材料质量小,可大大降低火箭发射费用,最适合空间应用。20世纪发射至太空的同位素能源,燃料大多选用钋-210和钚-238,后者占绝大多数。

  “钋-210比功率高,但半衰期短,适用于示范装置或短期航天任务;钚-238比功率较低,但半衰期长,可用于长期航天任务。”蔡善钰解释。

  同位素热源成月球上仪器的“暖宝宝”

  放射性同位素的衰变能可转变为光能、热能和电能。

  蔡善钰告诉记者,放射性同位素衰变时发射的高速带电粒子与物质相互作用,当动能被阻止或吸收后,周围物质如包裹放射性同位素的容器温度会升高,衰变能即转变为热能。

  同位素热源内部为同位素燃料做成的源芯,外部为密封源芯的燃料盒,可直接被应用。如苏联先后发射的“月球车-1 号”“月球车-2号”均安置有800瓦钋-210热源,专门为月面观察仪器建立恒温环境;美国早期发射的月面科学试验站使用了2台15瓦钚-238热源,供月震仪保温用。

  我国于2013年发射的“嫦娥三号”月球探测器,在着陆器和月球车内均安置有钚-238,以确保仪器仓内温暖如春,搭载的仪器安然度过月夜。一旦阳光照射,仪器借助太阳能电池,重新活跃起来。

  蔡善钰告诉记者,与同位素热源相比,同位素电源还需要直接或间接地通过热电转换器(换能器),进一步将同位素衰变产生的热能转变为电能。正因如此,同位素电池除了同位素热源,还包括换能器。目前在空间应用最成熟且已实用化的换能器,为同位素温差发电器,其优点是无运动部件、发电安全可靠,但热电转换效率只有4%—8%。作为换能器的一种,动态转换可提高热电转换效率,但因为有运动部件,制造难度大。

  “可以预计,我国日益丰富的航天活动必将对空间核电源提出更多需求,空间核电源的研制成果也将为我国航天事业发展提供更广阔空间。”蔡善钰在展望同位素能源前景时说。

返回列表 | 加入收藏 | 】
我要存档: 将本文以PDF形式 打开 | 下载
我要分享:
我要收听: 新能源网官方微博 @ @
相关文章  
·新技术或将实现太阳能发电厂无线供电 2019/04/19 ·我国首台可循环使用石墨烯金刚煅烧炉 2019/04/19
·锂电池铝箔的性能优势以及发展前景 2019/04/19 ·康迪泰克为环保空调系统提供解决方案 2019/04/18
·印度发现新型酵母菌株 可比传统菌株 2019/04/18 ·哈尔滨环卫工人穿上“科技新衣” 生物 2019/04/18
·特殊设计石墨烯构造有助低价制氢 2019/04/18 ·PCB生产工艺之焊接方法简介 2019/04/17
·汽车方向盘打死会对转向系统有什么影 2019/04/17 ·雪动力纳米发电机可弥补太阳能电池板 2019/04/17
·工程热物理所含氮燃料热解和低温氧化 2019/04/16 ·世界首例具有原子精度的全碳电子器件 2019/04/16
·液态金属锂铅腐蚀模拟研究取得新进展 2019/04/15 ·福建物构所实现稀土敏化钙钛矿量子点 2019/04/15
·直流马达的车身电子应用介绍 2019/04/12 ·PCB多层板各层含义与设计原则 2019/04/12
·海洋重防腐涂料及涂装体系现状及发展 2019/04/12 ·楼宇自控系统中二氧化碳传感器应用 2019/04/11
·福特研究发现 长途旅行中飞行汽车比 2019/04/11 ·福建物构所氧化还原调制活性界面电解 2019/04/10
新能源网官方微博  
能源通会员广告服务网络推广会员积分帮助中心联系我们关于我们 | 官方微博:
新能源网 版权所有 2010-2019 中华人民共和国电信与信息服务业务经营许可证 浙B2-20100234-7 浙公网安备33010602000811号
业务(新能源网):0571-28068180,28068199,28068187  客服:0571-28068180,28902366  链接推广:0571-28902366  展会合作:0571-28068187
业务QQ:  客服QQ:  推广QQ:
 太阳能光伏:点击这里加入此群  太阳能光热:点击这里加入此群  风能:点击这里加入此群  生物质能:点击这里加入此群  LED新光源:点击这里加入此群
 储能与电池:点击这里加入此群  新能源汽车:点击这里加入此群
杭州创搏网络科技有限公司  总部地址:杭州市文三路477号华星科技大厦六层