核電池,核電池的基本原理與特點，結(jié)構(gòu)，放射性同位素，應用
原子核從其穩(wěn)定性可分為穩(wěn)定原子核和不穩(wěn)定(或放射性)原子核兩類。不穩(wěn)定的原子核都會自發(fā)地轉(zhuǎn)變成另一種核而同時放出射線，這種變化叫放射性衰變。核電池就是利用放射性同位素衰變放出載能粒子(如粒子、粒子和射線)的能量或由它們所引起的熱效應、光效應或電離作用等來產(chǎn)生電能的一種裝置，又稱為同位素電池。很重的原子核在分裂為兩塊或更多塊的同時，會放出很多能量，稱為裂變能，原子彈、核電站都是利用裂變能的成功例子；很輕的兩個原子核聚合成一個較重的原子核，放出的能量更大，稱為聚變能，氫彈、太陽高溫就是利用的聚變能。但核電池既不是利用裂變能，也不是利用高溫高壓下的聚變能，它是利用射線能量來發(fā)電的。
核電池有兩個令人喜愛的特點: 一是衰變時放出的能量大小、速度，不受外界環(huán)境中的溫度、化學反應、壓力、電磁場的影響，因此，核電池以抗干擾性強和工作準確可靠而著稱。另一個特點是衰變時間很長，這決定了核電池可長期使用。放射性同位素的半衰期大多都長達數(shù)十年到數(shù)百年，這就決定了核電池能夠使用數(shù)十年之久。
另外，同位素在自然衰變中放出的能量比一般物質(zhì)發(fā)生化學反應釋放的能量大得多，這就使核電池在體積上有獨特優(yōu)勢。近年來核電池的快速發(fā)展來自于多方面因素的推動，如:進入深太空探測的航天器無法應用太陽能電池；人體內(nèi)心臟起搏器的動力源需長時間供電；極地、深海等極端條件下探測時使用的動力源需要在很大的溫度范圍和惡劣的環(huán)境中工作……核電池的特點使其成為最佳的選擇，如航天技術(shù)中使用的核電池經(jīng)歷木星周圍的高輻射帶、月球上的極端溫度、火星上的嚴重塵暴，歷時數(shù)十年，仍能正常工作。
核電池的缺點是目前發(fā)電效率偏低(約為10%)，價格昂較貴；同時放射性同位素有放射性污染，必須妥善防護；而且一旦電池裝成后，不管是否使用，隨著放射性源的衰變，電性能都要衰減。
核電池可以分割成三大部分：1、核反應堆；2、磁流體發(fā)電；3、熱力循環(huán)系統(tǒng)，再有一個附屬部分即防輻射、隔熱，耐高溫、耐壓的材料的選擇。
1、核反應堆便是使鏈式反應能夠有控制地進行的裝置，也稱原子反應堆或反應堆。核反應堆分為兩大部分：反應堆和熱交換器。
反應堆主要由核燃料、減速劑、控制棒、載熱劑和保護層組成。
減速劑是在反應堆中用來降低中子速度的物質(zhì)，使中子減速一般使用碰撞的方式。
控制棒是用來控制鏈式反應速率和功率大小的裝置，一般用能夠強烈吸收中子的物質(zhì)來做的。
