沈天健 梁代驊 蔡建華 戴志敏 夏匯浩 王建華 孫 森俞國(guó)軍 王 曉 王東興 劉 鑫

(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海 201800)

自從伏打電池問世以來(lái)，迄今已有二百多年的歷史。電池可分為化學(xué)電池和物理電池，化學(xué)電池又可分為干電池、蓄電池、燃料電池及金屬空氣電池等；物理電池主要有太陽(yáng)能電池和放射性同位素電池?；瘜W(xué)電池雖然造價(jià)較低，但是使用壽命較短，大約在數(shù)小時(shí)到數(shù)天之間。物理電池，尤其是放射性同位素電池的使用壽命較長(zhǎng)，在數(shù)月到數(shù)十年之間。放射性同位素電池的比容量在104–105/W·h·kg–1。

放射性同位素電池的種類按用途可分為空間、地面、海下、醫(yī)學(xué)用的電池等，按工作原理可分為熱轉(zhuǎn)換型和非熱轉(zhuǎn)換型(即核電池)兩類。

熱轉(zhuǎn)換型放射性同位素電池，是通過換能器將熱能轉(zhuǎn)換為電能，它有靜態(tài)型和動(dòng)態(tài)型熱轉(zhuǎn)換之分。靜態(tài)型電池功率通常<103W，例如，熱電型放射性同位素電池(Radioisotope thermoelectric generator(RTG))[1]和熱離子型放射性同位素電池(Thermionic converter)[2]。動(dòng)態(tài)型電池功率＞103W，例如，布雷登循環(huán)系統(tǒng)(Brayton Cycle System)[3]、蘭金循環(huán)系統(tǒng)(Rankine Cycle System[4])和斯特林循環(huán)系統(tǒng)(Stirling Cycle System)[5]。

非熱轉(zhuǎn)換型放射性同位素電池，是將放射性同位素衰變放射的高速帶電粒子的動(dòng)能直接轉(zhuǎn)變成電能，或使射線經(jīng)次級(jí)效應(yīng)而轉(zhuǎn)變成電能，這類電池又稱核電池，它的功率水平較低(10–6–10–3W)。

本文就熱轉(zhuǎn)換型放射性同位素電池的特點(diǎn)、原理和發(fā)展情況等，作一綜述性介紹。

1 熱電型放射性同位素電池的特點(diǎn)

(1) 壽命長(zhǎng)。放射性同位素電池的壽命，主要取決于換能器的工作穩(wěn)定性和所選同位素燃料的半衰期以及電池的輻射損傷。目前常用的換能材料有碲化鉍、碲化鉛、硅-鍺合金，穩(wěn)定性都很好，常用的放射性同位素有238Pu、90Sr，半衰期分別為86.4 a和27.7 a，可使核電池的工作壽命滿足長(zhǎng)期任務(wù)的需要。目前的設(shè)計(jì)壽命為5–10 a，實(shí)際使用超過10 a，初期的電池使用已達(dá)35 a。

(2) 環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。它們不依賴陽(yáng)光，在漫長(zhǎng)月夜(14 d/月)的月球、無(wú)陽(yáng)光的深海、遠(yuǎn)離太陽(yáng)的外層空間和遠(yuǎn)星球都能正常運(yùn)行。它們也不怕宇宙輻射損傷和粒子轟擊，能在電離層和高輻射帶(如木星周圍)及嚴(yán)重塵暴(如火星)等惡劣環(huán)境中工作；還能承受數(shù)千米深的海水靜壓力及海水的長(zhǎng)期腐蝕作用。環(huán)境溫度變化、空間的高真空對(duì)它們的影響也很小。

(3) 工作可靠。靜態(tài)熱電轉(zhuǎn)換放射性同位素電池并無(wú)活動(dòng)部件，經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)并選擇合適的半導(dǎo)體和最佳工作狀態(tài)，采取防升華、防氧化措施，其可靠性是相當(dāng)高的。

(4) 無(wú)需維護(hù)。放射性同位素電池可長(zhǎng)期使用無(wú)需維護(hù)，除在深太空、深海應(yīng)用外，還可在高山、極區(qū)、孤島、沙漠等特殊環(huán)境中使用。

(5) 小型化?？臻g和醫(yī)學(xué)應(yīng)用的放射性同位素電池結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕。采用α放射性同位素作燃料，無(wú)須專門屏蔽。源盒、電池尺寸小、重量輕。美國(guó)第一臺(tái)正式應(yīng)用于空間的電池重2 kg，能提供相當(dāng)于一臺(tái)重300 kg鎳-鎘電池提供的電力。

2 熱電型放射性同位素電池的基本原理

放射性同位素電池是根據(jù)溫差發(fā)電原理制成的(圖1)。放射性同位素衰變放出的高速帶電粒子(α,β)和γ輻射與物質(zhì)相互作用而被物質(zhì)吸收，射線的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使被作用物質(zhì)(源盒)的溫度升高，再通過半導(dǎo)體換能器把熱能轉(zhuǎn)化成電能(溫差發(fā)電)。按功能及工作內(nèi)容，放射性同位素電池結(jié)構(gòu)如圖2。

圖1 熱電型放射性同位素電池工作原理和熱電流程示意圖Fig.1 The principle and heat flow procedure of radioisotope thermoelectric generator.

圖2 放射性同位素電池的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 The Structure of RTG.

2.1 總體結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

放射性同位素電池的總體性能參數(shù)包括效率、輸出功率(電壓)、工作壽命、重量、體積、可靠性、成本等。根據(jù)用戶要求，進(jìn)行最佳化的物理設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)，選擇元件、材料(同位素、半導(dǎo)體、源盒、屏蔽、外殼等)，確定尺寸、框架、總體布局、對(duì)各部分總的要求，對(duì)性能參數(shù)進(jìn)行分析綜合平衡，選擇最佳方案，總體安裝、測(cè)試，調(diào)整改進(jìn)設(shè)計(jì)。

2.2 放射性同位素?zé)嵩?/h3>

放射性同位素?zé)嵩从蓛刹糠纸M成：放射性同位素燃料和燃料盒。高質(zhì)量的電池，要求燃料的功率密度高、半衰期長(zhǎng)、毒性小、有害雜質(zhì)少(不產(chǎn)生高能中子和高能γ)、防護(hù)簡(jiǎn)單、屏蔽輕等。至今，應(yīng)用于電池的同位素主要有：238Pu(空間、醫(yī)學(xué))、90Sr(地面、海下)、210Po(示范模型、輔助電源、熱源)。燃料盒包裝燃料要求堅(jiān)固、經(jīng)久耐用、可靠密封、確保安全。

2.3 放射性同位素的輻射損傷、屏蔽與安全防護(hù)

選擇合適的同位素及其化學(xué)形態(tài)并進(jìn)行源盒設(shè)計(jì)、屏蔽設(shè)計(jì)，開展輻射損傷研究以避免內(nèi)照射和外照射，放射性同位素源的運(yùn)輸、安裝、防盜、廢源的處置都需取得相應(yīng)資質(zhì)。

2.4 放射性同位素電池的核安全研究試驗(yàn)

空間用的放射性同位素電池要能經(jīng)受發(fā)射、各類事故、重返大氣層所遇到的各種極端環(huán)境(如加速、振動(dòng)、撞擊、爆炸、腐蝕、局部高溫、燒蝕等)的考驗(yàn)，海下用電池要經(jīng)受海水的靜壓力和海水長(zhǎng)期腐蝕等。要就使用環(huán)境和飛行環(huán)境作嚴(yán)格的模擬試驗(yàn)，乃至實(shí)際考驗(yàn)。

2.5 半導(dǎo)體換能器

換能器由半導(dǎo)體換能材料和電極組成，是決定電池性能的主要因素，因此，要求其轉(zhuǎn)換效率高和工作穩(wěn)定。高效率電池要求半導(dǎo)體換能材料在使用溫度范圍內(nèi)具有高的靈敏值。目前較成熟、使用較多的低、中、高溫半導(dǎo)體換能材料是碲化鉍、碲化鉛、硅化鍺。電極是連接N型和P型半導(dǎo)體換能元件之間的金屬，主要起電連接、傳熱、機(jī)械支撐作用。另外，焊接的可靠性及其化學(xué)、物理穩(wěn)定性，直接影響電池的壽命和效率，因此，電池研制中，對(duì)電極、焊料、焊接工藝應(yīng)有嚴(yán)格的要求。

2.6 絕熱材料

絕熱材料的主要作用是減少漏熱，確保絕大部分熱量從換能材料通過，并在換能材料兩端建立符合設(shè)計(jì)要求的溫差，其性能決定電池的結(jié)構(gòu)效率。對(duì)它的要求是熱導(dǎo)率盡可能低、耐高溫、耐輻射、有一定機(jī)械強(qiáng)度。

2.7 外殼—散熱器

放射性同位素電池的外殼能抵御外部機(jī)械撞擊、熱沖擊、燒蝕，對(duì)換能器、熱源起屏障和緩沖器的作用；同時(shí)還具有散熱作用，對(duì)空間大功率電池需采用輻射效率高的散熱翅。外殼—散熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸對(duì)電池重量有很大影響，須在安全保護(hù)-散熱-重量間統(tǒng)籌考慮。

2.8 電壓變換和功率調(diào)節(jié)

儀器設(shè)備所需電壓較高，還要求多路供電，故須對(duì)電池輸出電壓進(jìn)行變換，使之與用電設(shè)備相匹配。對(duì)于間歇式或脈沖式(如航標(biāo)燈或發(fā)報(bào))用電設(shè)備，要用功率調(diào)節(jié)裝置解決峰值與值守功率之間的矛盾。放射性同位素電池裝源運(yùn)行后，不管設(shè)備用電與否，電池將連續(xù)輸出電流。放射性同位素的衰變會(huì)引起電池功率的遞降，為解決電池使用初期與末期的功率矛盾，需功率調(diào)坪。為使電池有盡可能高的效率，功率調(diào)節(jié)或調(diào)坪裝置要力爭(zhēng)高效率。

3 空間星際探測(cè)的電源

3.1 在地球衛(wèi)星上的成功應(yīng)用

1961–1976年，美國(guó)在地球衛(wèi)星上使用19臺(tái)放射性同位素電池(不包括熱源和反應(yīng)堆)[6,7]，其中子午儀導(dǎo)航衛(wèi)星上5臺(tái)，雨云氣象衛(wèi)星上10臺(tái)，通訊衛(wèi)星上4臺(tái)。這些電池均用238Pu，每臺(tái)功率從幾瓦至100多瓦，設(shè)計(jì)壽命1–5 a，實(shí)際使用壽命都超過設(shè)計(jì)壽命。有2次發(fā)射失敗，放射性同位素?zé)嵩捶祷責(zé)g或回收，未形成事故。前蘇聯(lián)于1965年在軍事衛(wèi)星(宇宙-84、宇宙-90)使用2臺(tái)210Po同位素電池作輔助電源[7]，其后在地球衛(wèi)星末使用放射性同位素電池，而主要使用反應(yīng)堆作能源。

3.2 月球試驗(yàn)站放射性同位素電池一枝獨(dú)秀

1969–1972年，美國(guó)在阿波羅12號(hào)、14號(hào)、15號(hào)、16號(hào)、17號(hào)先后5次發(fā)射的月面試驗(yàn)站中，使用 5臺(tái)放射性同位素電池[6,7]，每臺(tái)輸出功率都為70多瓦，外形尺寸(含散熱翅) Φ46 cm×40 cm，重量<20 kg，同位素燃料為Φ50–250 μm的氧化钚-238微球，每臺(tái)約裝1.65×1015Bq，向月面試驗(yàn)站的月震儀、磁強(qiáng)儀、太陽(yáng)風(fēng)探測(cè)儀等五種儀器設(shè)備供電(圖3)。這些電池經(jīng)受了太空飛行環(huán)境、月面惡劣環(huán)境的考驗(yàn)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)超過設(shè)計(jì)壽命，為放射性同位素電池在外層空間的使用打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖3 美國(guó)在月球試驗(yàn)站使用的放射性同位素電池Fig.3 The RTG used on the moon[8].

3.3 外層星際探測(cè)的電源

20世紀(jì)70年代初至世紀(jì)末，美國(guó)發(fā)射了10艘星際探測(cè)器，共有25臺(tái)放射性同位素電池用于外層行星探測(cè)[6,7]。每臺(tái)電池電功率80–850 W，設(shè)計(jì)壽命 2–10 a，同位素燃料為氧化钚-鉬陶瓷或氧化钚-238陶瓷片。1996年俄羅斯“火星-96”號(hào)使用了4臺(tái)钚-238放射性同位素電池[7]。

在外層行星探測(cè)器接收的太陽(yáng)能極少，飛行器背離太陽(yáng)飛行；太陽(yáng)系行星空間還有宇宙微粒襲擊、強(qiáng)輻射、強(qiáng)磁場(chǎng)；使用壽命一般5–10 a；宇宙空間還有許多未知的惡劣環(huán)境。因此，在星際探測(cè)任務(wù)中(月球表面和深太空)，放射性同位素電池是目前的首選電源。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所(原上海原子核研究所)于1971年3月12日安裝試驗(yàn)成功我國(guó)第一臺(tái)放射性同位素電池—210Po電池[9]。如圖4，電池內(nèi)裝210Po燃料4.1×1013Bq，輸出電功率1.5 W，電池效率4.2%，有效壽命符合用戶要求，所用半導(dǎo)體換能器是碲化鉛組件，絕熱材料為熱導(dǎo)率很低(10–4W/cm·k)的微孔絕熱材料。該電池性能指標(biāo)與國(guó)外指標(biāo)相近或占優(yōu)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)這一領(lǐng)域的空白，為放射性同位素電池的研制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖4 中國(guó)第一臺(tái)放射性同位素電池—210Po電池Fig.4 The first RTG produced in China.

4 地面和海下電源

20世紀(jì)60年代初，地面用放射性同位素電池正式投入應(yīng)用，主要作為自動(dòng)無(wú)人氣象站、浮標(biāo)和燈塔、地震觀測(cè)站、飛機(jī)導(dǎo)航雷達(dá)信標(biāo)、微波通訊中繼站等的電源。

自動(dòng)無(wú)人氣象站地區(qū)環(huán)境惡劣，卻是全面掌握氣象動(dòng)態(tài)不可缺少的測(cè)量點(diǎn)。衛(wèi)星與各類氣象站組成綜合測(cè)量系統(tǒng)，自動(dòng)氣象站自動(dòng)、定時(shí)測(cè)量、記錄、傳送溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、日照、雨量等要素資料，使氣象預(yù)報(bào)更科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)。放射性同位素電池最能適應(yīng)無(wú)人氣象站的使用環(huán)境。

處于遠(yuǎn)海及孤島處的燈塔和浮標(biāo)，設(shè)置在邊遠(yuǎn)偏僻處及海洋中的地震觀測(cè)站、設(shè)置在隱秘處的飛機(jī)導(dǎo)航雷達(dá)信標(biāo)、建立在高山頂上的微波中繼站等工作環(huán)境惡劣、地理位置險(xiǎn)要，儀器設(shè)備難于經(jīng)常維護(hù)、更換，最合適的電源還是放射性同位素電池。

美國(guó)上世紀(jì) 80年代在阿拉斯加部署了Sentinel-25F和SNAP-23A的RTG作為無(wú)線電中繼站電源。1976年在南極Marble Point，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)和斯坦福大學(xué)建立了南極氣候觀察站(AWS)，試用了URIPS-8RTG[10]。

海下用的電池要解決海水靜壓力和海水腐蝕等問題，放射性同位素電池是理想的海下電源，主要用于海洋學(xué)和海洋工程測(cè)量設(shè)備、反潛艇水下監(jiān)測(cè)器、海下聲納、海底航標(biāo)、海底電纜中繼站等儀器。

1978年美國(guó)在阿拉斯加的Fairway Rock部署了RTG的海底傳感系統(tǒng)，設(shè)計(jì)壽命＞10 a。自1974年起美國(guó)陸續(xù)在水下、海底使用了多種 SNAP-21和Sentinel-25放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器(電池)[10]。

20世紀(jì)60年代，蘇(俄)、美、法、英、德、意大利、加拿大等國(guó)相繼在地面、海下使用放射性同位素電池，蘇聯(lián)(俄羅斯)的國(guó)防部、交通部使用了1000多個(gè)，所用放射性同位素大都為90Sr，每個(gè)電池放射性活度 1.85×1014?1.30×1016Bq，有的電池已超過使用壽命。美國(guó)海軍、空軍、能源部在地面、海洋使用了140多個(gè)放射性同位素電池。法、英、加拿大、意大利都有地、海使用的報(bào)道。

中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所于 1972?1974年設(shè)計(jì)、安裝、試驗(yàn)了5臺(tái)3 W的電熱模型[11]，為設(shè)計(jì)地、海用的電池提供可靠依據(jù)。根據(jù)210Po電池發(fā)現(xiàn)的問題，對(duì)電池的結(jié)構(gòu)、總體安裝工藝、換能材料性能、焊接質(zhì)量等作了改進(jìn)，并取得良好效果。5個(gè)模型中效率最高的達(dá)5.6%，最長(zhǎng)有效壽命超過三年。其中一個(gè)模型配備了電壓變換裝置和鎳鎘電池給航標(biāo)燈供電，在無(wú)人照管情況下，電池模型為航標(biāo)燈供電達(dá)六年之久(圖5)。

圖5 1973年上海應(yīng)用物理研究所研制的地、海應(yīng)用的電熱模型(為航標(biāo)燈供電)Fig.5 RTG model for territory application designed at Shanghai Institute of Applied Physics in 1973(power supply for lantern).

2004年，中國(guó)原子能研究院同位素所承擔(dān)了“百毫瓦級(jí)钚－238同位素電池研制”任務(wù)，在兩年時(shí)間內(nèi)，同位素所和協(xié)作單位完成了總體設(shè)計(jì)和一系列相關(guān)工藝研究，研制出樣品。最終檢測(cè)表明，電池輻射防護(hù)檢測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家安全要求，性能達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)要求[12]。

5 醫(yī)學(xué)應(yīng)用

放射性同位素心臟起搏器是微型電池(10–3–10–6W)在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用的實(shí)例，放射性同位素電池推動(dòng)了埋植式起搏器的應(yīng)用，使用壽命長(zhǎng)，避免多次手術(shù)更換電池及心肌電極插入口引起的感染。

用于心臟起搏器的放射性同位素電池要求：(1)微型化，外形尺寸Φ2.3 cm×5 cm，由此要求放射性同位素功率密度較高。(2) 工作穩(wěn)定可靠，使用壽命＞10 a，同位素半衰期須足夠長(zhǎng)，(如238Pu，t1/2=86.4 a)。(3) 安全性要求高，選用同位素毒性低，燃料盒在各種可能事故下完整無(wú)損；選用α源且純度達(dá)到醫(yī)學(xué)級(jí)水平，并盡量減少燃料用量，降低電池的輻射劑量(起搏器表面劑量<2.5×10–5Sv/時(shí))。已正式使用的起搏器表面劑量與一塊夜光表的輻射劑量相當(dāng)，一年內(nèi)所接受的總劑量相當(dāng)于進(jìn)行一次胸透的劑量，不會(huì)造成輻射損傷。

放射性同位素心臟起搏器于上世紀(jì) 70年代初開始應(yīng)用，最早使用的是法國(guó)和美國(guó)。法國(guó)用于放射性同位素心臟起搏器[6]的電池為碲化鉍半導(dǎo)體型，燃料為238Pu二元合金，輸出功率700 μW，外形尺寸Φ2.3 cm×5 cm，重40 g。美國(guó)使用金屬熱電偶型電池的心臟起博器[6]，燃料為金屬238Pu，輸出功率230 μW，外形尺寸Φ1.7 cm×4.5 cm。

放射性同位素電池還能用作人工心臟、人工肺臟、人工腎臟、心臟輔助裝置、神經(jīng)模擬器、人工血壓調(diào)節(jié)器、括約肌刺激器等的電源。

6 放射性同位素電池的發(fā)展與應(yīng)用前景

6.1 改進(jìn)傳統(tǒng)換能材料性能、開展先進(jìn)換能材料研究

改進(jìn)傳統(tǒng)換能材料碲化鉍、碲化鉛、硅化鍺的性能，提高優(yōu)值，并根據(jù)使用要求和材料特性對(duì)三種材料進(jìn)行分段串接或級(jí)聯(lián)組合使用，使各自在最佳工作溫度使用，獲得最高的轉(zhuǎn)換效率[13]。還要開展先進(jìn)換能材料研究，如方鈷礦類材料、功能梯度換能材料、納米復(fù)合材料。

6.2 由“靜態(tài)熱電轉(zhuǎn)換”向多種能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)發(fā)展

美國(guó)制定了空間核創(chuàng)新計(jì)劃，提出開發(fā)先進(jìn)放射性同位素發(fā)電體系。各國(guó)已開展或計(jì)劃開展的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)有靜態(tài)熱離子換能器、同位素?zé)峁夥D(zhuǎn)換器、堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器、同位素?zé)崧暷茉聪到y(tǒng)等，這些系統(tǒng)已進(jìn)入研發(fā)階段[14]。近年來(lái)，動(dòng)態(tài)型放射性同位素發(fā)電系統(tǒng)的研制取得進(jìn)展，有的已進(jìn)入工程單元設(shè)計(jì)和論證，研究較多的是布雷頓(Brayton)、斯特林(Stirling)循環(huán)系統(tǒng)，后者已被NASA列入重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，有的國(guó)家還開展微型溫差電換能器的研究，某些非熱轉(zhuǎn)換核電池也有新進(jìn)展。

6.3 放射性同位素電池的應(yīng)用前景

21世紀(jì)將繼續(xù)進(jìn)行火星、木星、天王星、海王星及太陽(yáng)的探測(cè)，如向木星衛(wèi)星發(fā)射軌道飛行器，對(duì)彗星進(jìn)行科學(xué)考察，飛越冥王星等。圖6是美國(guó)登月30年后宣布重返月球的計(jì)劃，預(yù)計(jì)2018年實(shí)現(xiàn)載人重新登月，并將建立月球基地。我國(guó)于2003年啟動(dòng)了嫦娥月球探測(cè)工程，歐洲航天局公布了“曙光女神”計(jì)劃，日本以發(fā)射“飛天號(hào)”、“月神號(hào)”為契機(jī)步入了探月征途，印度將以“月船1號(hào)”為起點(diǎn)開始展現(xiàn)它的月球計(jì)劃[15]。只有放射性同位素電池能滿足月球飛行與月面探測(cè)任務(wù)的要求，成為這些領(lǐng)域的最佳電源。

此外，放射性同位素電池在海下、地面、醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用也將繼續(xù)擴(kuò)大和深入發(fā)展。

圖6 美國(guó)在太空中使用的放射性同位素電池[8]Fig.6 RTG of USA used in space.

6.4 放射性同位素電池民用化趨勢(shì)越來(lái)越明顯

上世紀(jì)70年代，放射性同位素電池用于心臟起搏器是民用的良好開端。近十多年來(lái)，諾基亞公司已開發(fā)出核能手機(jī)樣機(jī)，內(nèi)置核電池，可終機(jī)使用不用更換電源，也有完善的安全措施。蘋果公司也進(jìn)行了將核電池用于筆記本電腦的研發(fā)工作。放射性同位素電池在微型電動(dòng)機(jī)械中的應(yīng)用也是一個(gè)飛速發(fā)展的領(lǐng)域。還有科學(xué)家提出在電動(dòng)汽車上使用放射性同位素電池的設(shè)想。以上這些動(dòng)向展現(xiàn)了民用的發(fā)展前景。

熱電型放射同位素電池具有壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、工作可靠、不需要維護(hù)、小型化(空間、醫(yī)學(xué)應(yīng)用)等特點(diǎn)，在空間、海下、地面、醫(yī)學(xué)等方面已獲得廣泛應(yīng)用，成為空間星際探測(cè)和最佳海下電源。在地面特殊任務(wù)、醫(yī)學(xué)方面也獲得成功應(yīng)用。在21世紀(jì)，放射性同位素電池將繼續(xù)深入發(fā)展，改進(jìn)傳統(tǒng)的換能材料性能，開展先進(jìn)換能材料的研究，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將由“靜態(tài)熱電轉(zhuǎn)換”向多種轉(zhuǎn)換系統(tǒng)發(fā)展；放射性同位素電池將在大規(guī)?？臻g和太陽(yáng)系探測(cè)中發(fā)揮更大作用。在海下、地面、醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用也將繼續(xù)擴(kuò)大，并開始向“民用化”發(fā)展?？傊?，放射性同位素電池將朝著壽命更長(zhǎng)、效率更高、更安全可靠、功率范圍更大、種類越來(lái)越多、使用范圍更加廣泛的方向發(fā)展。

1 Mills, Joseph C, Richard C D.Thermionic Systems for DOD Missions.American Institute of Physics Conference Proceedings, 217(3): 1088–1092

2 http://nuclear.mst.edu/department/spacepower.html,Nuclear Power in Space, Nuclear Engineering U.S.Department of Energy Office of Nuclear Energy, Science and Technology DOE/NE-0071

3 Lester C L.Combustion Engine Processes, 1967,McGraw-Hill, Inc., Lib.of Congress 67-10876

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6 梁代驊, 斯厚智, 杜光天, 等.放射性同位素電池.北京: 原子能出版社, 1978 LIANG Daihua, SI Houzhi, DU Guangtian, et al.Radioisotope power generator, Beijing: Atomic Energy Press, 1978

7 蔡善鈺, 何舜堯.核科學(xué)與工程, 2004, 24(4): 97–104 CAI Shanyu, HE Shunyao.Chinese J Nucl Sci Eng, 2004,24(4): 97–104

8 Sakamoto J, Jewell A.Advanced Thermoelectric Power Generation Technology Development at JPL 3rdEuropean Conference on Thermoelectric, Nancy, France, 2005

9 黛薺祖.核技術(shù), 1980, 3(5): 8–13 DAI Qizu.Nucl Tech, 1980, 3(5): 8–13

10 Report Documentation, Radioisotope Thermoelectric Generator of the U.S.Navy, Volume 10, Naval Nuclear Power Unit, Port Hueneme CA 93043, 1978

11 梁代驊, 杜光天, 斯厚智, 等.核技術(shù), 1982, 5(2):17–20 LIANG Daihua, DU Guangtian, SI Houzhi, et al.Nucl Tech, 1982, 5(2): 17–20

12 http: // www.ciae.ac.Cn /otype3/onews /onews588.htm

13 Corliss W R, Harvey D G.Radioisotope Power Generation, Printic-Hall, 1964

14 崔 萍, 李 歆, 張 楠, 等.電源技術(shù), 2004, 28(12):803–806 CUI Ping, LI Xin, ZHANG Nan, et al.Chinese J Power Sources, 2004, 28(12): 803–806

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