1945年8月9日上午11：02分，美軍把一個代號為“胖子”的原子彈投到了日本長崎。“胖子”的“心臟”部分是由钚制成的。有趣的是，這種比“魔鬼”還可怕的放射性元素制造的核電池也能為人類遨游太空和身體治療提供幫助。
國內(nèi)某門戶網(wǎng)站近日編譯的一則消息稱，美國在橡樹嶺國家實驗室內(nèi)已經(jīng)開始生產(chǎn)钚-238，意味著該工廠自1980年代停工后重新恢復了钚-238的生產(chǎn)。美國宇航局科學家稱，這樣做能夠為太陽系深空任務提供足夠的核電池。預計未來兩至三年，钚-238可以大量生產(chǎn)，滿足未來深空任務的需求。這個消息經(jīng)過媒體的“發(fā)酵”，這兩天已經(jīng)引爆了國內(nèi)的相關概念股。只是，核電池的“門檻”可不是一般的高，普通企業(yè)恐怕很難進入“核電池概念股”的序列。
“钚-238是可以做核電池的。”輻射防護和環(huán)境保護專家、中國工程院院士潘自強對筆者說。
2012年8月6日，重達1噸到美國“好奇號”火星探測器緩緩地在火星表面上成功著陸。細心的人們從電視畫面中發(fā)現(xiàn)，“好奇號”和它的兩個前輩“勇氣號”和“機遇號”長得并不一樣，它身上少了兩支長長的“翅膀”——太陽能電池板。取而代之的是一臺重約45公斤、發(fā)電功率為140瓦的核電池。
“好奇號”這塊核電池由兩部分組成：裝有钚-238二氧化物的熱源和一組固體熱電偶。后者是一種半導體，可以把钚-238衰變產(chǎn)生的熱能轉化為電能。
目前，航天器使用的空間電源主要有三類：化學電池、太陽能電池和核電池。但與前兩者相比，核電池的優(yōu)勢就像是一只站在螞蟻面前的大象那樣顯而易見。因為同位素衰變時釋放的能量大小和釋放速度對外界環(huán)境的陽光、溫度、化學反應、壓力、電磁場等影響全部“免疫”。
根據(jù)中國核電巨頭中核集團主辦的《中國核工業(yè)報》在2014年報道，空間核動力包括空間核電源和核推進，用來給航天器提供電能和推進動力。空間核動力是軍民兩用技術，可以滿足通信衛(wèi)星、軍用衛(wèi)星、空間站、空間運輸、空間武器、空間作戰(zhàn)平臺、深空探測、外星基地等對電能和推進動力的需求。
空間核動力的能量來源是核能。目前，空間核動力利用的主要是核反應堆產(chǎn)生的裂變能和放射性同位素的衰變能。根據(jù)不同的任務需求、通過不同的方式，空間核動力裝置可以把核能轉變成電能和推進動力。
對核電池利用最早的國家是對核能利用最早的美國和前蘇聯(lián)。公開資料顯示，早在20世紀50年代，美國和前蘇聯(lián)就正式開始研發(fā)空間核動力技術，主要著眼于裝備軍用衛(wèi)星、戰(zhàn)略彈道導彈、巡航導彈等，并投入了難以想象的財力。
以美國為例，《中國核工業(yè)報》發(fā)現(xiàn)，到本世紀初，美國至少已在26次空間任務中使用核動力。從2003年起，美國開始執(zhí)行“普羅米修斯”計劃，意在研究帶有核電推進系統(tǒng)的星際宇宙飛船以探測木星最大的天然衛(wèi)星。
而蘇聯(lián)解體后，俄羅斯接其衣缽，對核動力進行了更為深入的探索和利用。2009年，俄羅斯宣布了功率為兆瓦級“核飛船”的研制計劃。2014年，俄羅斯組裝出了為未來核動力飛船反應堆服務的“熱源”——核燃料釋熱元件。這些核燃料使用的是高濃縮二氧化鈾。如一切順利，這些核動力裝置將于2018年建成。迄今，俄羅斯已從國家預算中為研制相關反應堆、發(fā)動機和太空艙總共撥款170億盧布(約合31億元人民幣)。
潘自強對筆者說，中國對同位素電池也進行了研究。
筆者從中核集團旗下中國原子能科學研究院官方網(wǎng)站公布的信息中注意到，2015年8月12日，該院工作人員對來訪的國家國防科技工業(yè)局系統(tǒng)官方介紹了同位素電池的相關情況。
而在2013年12月16日，中國航天科技集團空間技術研究院嫦娥三號巡視器總體副主任設計師吉龍做客中新網(wǎng)《新聞大家談》時介紹，“嫦娥三號論證的過程當中，對核電池的使用與否進行過詳細的分析和論證”。盡管最后“嫦娥三號沒有使用核電池”，吉龍表示，國內(nèi)很多單位還在對核電池進一步探索和優(yōu)化，相信以后的航天系統(tǒng)會越來越廣泛地應用這種核電池。
“核電池以前還用在心臟起搏器中。”潘自強對筆者說。
公開資料顯示，使用重量僅為40克核電池的心臟起搏器壽命可長達十年，使得患者免除了經(jīng)常開胸做手術的痛苦。
“但(核電池心臟起搏器)現(xiàn)在用得不多了。” 潘自強認為，這可能與核電池價格極其高昂等因素有關。
公開資料顯示，美國密蘇里大學研究團隊在2014年對外宣稱，他們已經(jīng)敲開了新一代水性核電池的大門。該技術應用范圍包括汽車在內(nèi)。但潘自強認為“用核電池來開汽車”是不可能的。
最現(xiàn)實的問題是，潘自強解釋，核電池不僅價格是“天價”，而且廣泛使用容易造成核擴散。他因此認為，核電池可以用在一些“不計成本”的事業(yè)方面，但不可能像普通商品那樣走進人們的生活。