揭秘民用核电池的幻象与理想 退休教员自制阳台核电池供电 (揭秘民用核电池:50年稳定自发电,幻想还是现实?)

近日，“退休教员靠阳台核电池供电”经自媒体传达后突然蹿红于网络，令民用核电池再次成为焦点。据称，一位物理系退休教授从美国民用实验室推销了放射性同位素钚-238，在家中自制微型核电池。此事的真实性存疑，但核电池的存在并不稀罕。

2024年终，另一条核电池资讯曾走红。一家国际企业宣称成功研制民用原子能电池，可50年稳如泰山自发电、行将投入量产，“遥遥抢先”欧美科研机构和企业。该公司称，方案2025年推出功率为1瓦的电池，在政策支持的状况下，原子能电池可以让一部手机永不充电，如今只能飞行15分钟的无人机可不时飞。

有人为之振奋，高呼“锂电池要被反派！”，亦有网友对所谓的产品前景提出质疑。通常上，核电池早已有之，从上世纪就已引发研讨人员的兴味。20世纪50年代末尾，核电池进入加快展开时期。这一短命动力被寄予了庞大的心愿，但时至今天，核电池的关键运转场景仍局限于航天、极地、深海、心脏起搏器等范围。无论从转换效率、输入功率、本钱还是辐射安保控制角度来看，核电池民用言之尚早。相较于随处可见的锂电池，核电池难以走进人们的日常生活。

核电池，从太空起步

核电站的任务原理是核裂变，被称为终极动力的“自然太阳”是核聚变反响。裂变和聚变均属于外因引发的核转变，核电池运行的衰变则不同：它是自发启动的核转变，也称为放射性衰变。因此，核电池或称放射性同位素电池，是将放射性同位素衰变时开释的能量转换为电能的一种装置。

由于衰变环节时断时续且不受环境影响，核电池以抗干扰性强、稳如泰山牢靠、能量密度初等特征著称，依据放射源半衰期不同，可任务几年、几十年甚至上百年。这使其在一些极端条件和要求终年稳如泰山供电的场所独具优点。依照换能形式不同，核电池又可分为热转换式核电池（将同位素衰变时出现的热能转换为电能）和非热转换式核电池（将放射性同位素放出的带电粒子或出现的衰变能直接或直接地转换成电能）。

核电池研讨取得实质性进度始于20世纪50年代，正是得益于航天技术的飞速展开，对高效力短命命电池出现了极大的需求。

在航天范围，热转换式核电池的“知名案例”颇多。1977年，美国发射携带钚-238核电池的“旅游者1号”航天器，迄今已在太空飞行46年，发明了全球卫星远航史上的辉煌纪录，核电池将保证其搭载的迷信仪器继续任务到2025年。火星探测器“猎奇号”上搭载的核动力装置，是一块重约45公斤、发电功率140瓦的核电池，含约5公斤重的钚-238。2013年，我国“嫦娥三号”携带同位素热源飞天，核电池中的钚金属块238相当于一个“暖宝宝”。有了它，无须担忧月夜零下150摄氏度到180摄氏度的高温冻伤仪器设备。

上述放射性同位素温差发电器核电池技术最为成熟且运转最早，但造价极端昂贵。以“毅力号”火星车核电池系统为例，多少钱高达7500万美元。

核电池的研讨进度。本图源自《核电池概述及展望》一文，2020年12月刊载于《原子核物理评论》

近些年来，另一技术分支——辐射伏特效应核电池的产业化进度频频“出圈”。随着半导体资料制造技术的提高，此类电池的通常运转成为或许。

2012年，国际电商平台就曾出现一款号称20年不时电、不充电的民用核电池NanoTritium出售，售价6980元，旋即引发网络热议。这并非山寨产品，而是美国City Labs公司推出的氚电池。2010年，由该公司研发的NanoTritium辐射伏特效应核电池取得通用容许证。

City Labs选择的氚仅仅开释出低能量的β粒子，可以用十分薄的资料遮挡，是一种较安保且易于密封的放射源。该公司官方资料显示，其氚电池经过了全球航空航天及防务巨头洛克希德·马丁公司的第三方测试，证明该产品的极端温度变化耐受性（-55°C 至 +150°C）。氚的半衰期在12年左右，City Labs 称“15 年前开发的早期NanoTritium电池仍在高效运转，模拟实验标明它们将继续运转20多年。”

NanoTritium电池

核电池民用，到哪步了

阻遏核电池民用进程的关键原因，并非安保性。

多少钱不菲是核电池大规模民用的关键限制原因之一。

将氚电池推向商用市场10余年后，该范围“鼻祖”City Labs公司的生意如何呢？“贝塔伏特电池（Betavoltaic Batteries）和核电池尚未普遍供集团消费者经常经常使用，这类电源大多仍处于开发和改良中。一些公司（比如City Labs）提供用于商业和迷信誉途的贝塔伏特电池。”City Labs称，普通消费者不会置办他们的产品，公司通常与对该技术感兴味的终年协作同伴或迷信组织打交道。

澎湃资讯从该公司网站得知，每块氚电池的基础多少钱为5250美元。当然，批量订单可享用折扣，定制产品要额外不要钱。

转换效率和输入性能更是核电池扩展运转范围不得不面对的短板。

2023年12月，中国迷信院合肥物质迷信研讨院核能安保所公布信息，该所韩运成项目组在贝塔辐射伏特核电池研讨范围取得了新进度，相关研讨效果宣布在《核迷信与技术》（Nuclear Science and Techniques）期刊上。该文称，贝塔辐射伏特核电池运行放射性同位素开释的贝塔粒子转化为电能，具有短命命、高能量密度、庞大尺寸和优秀的抗干扰才干等特点，被普遍以为是微机电系统（MEMS）中极具潜力的动力替代选项之一。但是，传统的平面电池遭到半导体结构和放射源加载的限制，半导体转换器仅能运行放射源单面开释的衰变能，形成输入功率和转换效率低，输入功率限制在nW水平，无法满足MEMS系统的功率需求。

辐射伏特核电池的功率处于纳瓦到毫瓦量级。依据City Labs公司的资料，该公司提供的核电池产品在纳瓦、微瓦、毫瓦范围。

清华大学辐射防护办公室常务副主任朱立此前曾对City Labs公司推出的氚电池作出解读，“其功率最多只需0.84毫瓦，这标明NanoTritium还不能运转到手机等范围。”

不只如此，我国《放射性同位素与射线装置安保和防护条例》和《放射性同位素与射线装置安保容许控制方法》明白规则，放射源的豁免肯定持有备案证明文件，也即相关商业活动须经过审批。

让我们回到文章扫尾提及的宣称成功研制民用核电池的企业，“2025年推出功率为1瓦的电池”真的有望成功吗？

这家名为北京贝塔伏特新能科技有限公司的企业称，融合镍63核同位素衰变技术和中国第一个金刚石半导体模块，该公司将推出的第一款产品BV100是全球上首块行将量产的核电池，功率是100微瓦，电压3V，体积是15 X 15 X 5立方毫米，比一枚硬币还小。核电池每分每秒都在发电，每天8.64焦耳，每年3153焦耳。多块这样的电池可以串并联经常经常使用。

该公司展现的原子能电池产品结构表示图

镍-63的半衰期达100年，按半衰期来算，基于镍-63的核电池确实至少可任务50年。

但一位从事核技术运转研讨的学者向澎湃资讯表达了对上述公司产品引见和目的的质疑。“目前功率还没抵达这个级别，核电池运转仍需依托新资料和新工艺来提高输入功率。”

社交平台上对该公司提出的“核电池手机”概念也不乏质疑声。“1瓦=1000000微瓦，也就是说造1瓦的核电池，得比硬币大10000倍。要把一枚硬币1万倍大小的东西在两年内做得跟手机电池一样大，摩尔定律都带不动啊，何况是资料学。”该网友还反问道，如今的手机峰值功率可达13-15瓦，1瓦无能啥？

也有网友提出，该产品不只不适用于手机电池，即使当作外置电源，对比其他动辄百瓦的快充也毫无优点，更不用说镍-63的多少钱疑问。

“在民用范围，不受管制地经常经常使用核电池是很风险的。”西北工业大学空天微纳实验室教授乔大勇此前接受中国迷信报采访时称，“国际上关于核电池的民用都存在法规限制，有些放射源的半衰期甚至上千年，一旦不小心遗弃在某个中央，损伤和影响就将继续千年，只需对核电池的制造、流通和回收制定完善的法律、法规并严峻行动，这一具有美妙未来的动力才干真正变成理想。”

辐射防护和环境维护专家、中国工程院院士潘自强对核电池运转前景的评判更为直接。他以为，核电池可以用在一些“不计本钱”的事业方面，但无法能像普通商品那样走进人们的生活。