天生就是“核”心

核電池可以做得很小，以后不怕輻射的父母，孩子一生下來就可以給換個核能的人工心臟，就不會有心衰了。這個人因為其他毛病死了，二手的心臟還能回收再利用——必須得回收，否則還不到處都是核污染。

退休牙醫(yī)巴尼#8226; 克拉克（Barney Clark）是第一個安裝人工心臟的人。那是1982 年，它救了克拉克一命，但沒持續(xù)多久。這顆名為Jarvik-7 的心臟只工作了112 天。當克拉克站在洗衣機大小的電源旁邊給“心”充電時，突然死于突發(fā)腦溢血。而此前，醫(yī)生最擔心的其實是用來充電的導線，它連接著體內的心臟和和體外的電源，成了一個很容易導致感染和并發(fā)癥的通道。其后移植人工心臟的人，確實不乏死在這上面的。從此之后，科學家一直在尋找可以連同本身的動力裝置都放入病人胸腔的人工心臟。而且不光是裝進去，最好還能徹底擺脫充電。鑒于這樣的要求，核電池似乎是一個絕佳的選擇。

地下三米有核電

核電池現在算不上是科幻作品的主角了。美國人已經做出了成品，雖然體積仍然很大，裝不到人身上。那是一塊直徑1.5 米，高2 米的電池，但它可產生70 MWt（百萬瓦熱功率）的電力，相當于可在5 到10 年內滿足兩萬戶一般美國家庭或相同能量需求的工業(yè)用戶使用。它誕生于美國新墨西哥州中北部的洛斯#8226; 阿拉莫斯國家實驗室(LANL)。20 世紀40 年代，這里誕生了第一個原子彈。半個多世紀后，一項由美國商務部、美國國務院和美國能源部聯手發(fā)起的民用核電行業(yè)促進計劃也從這里開始。

2008 年9 月底， 得到LANL 的授權， 美國HPG 公司（Hyperion Power Generation） 的首席執(zhí)行官約翰#8226; 格里茲#8226; 迪爾（John Grizz Deal）在第52 屆國際原子能機構大會上介紹了一種獨立小型核電模塊——Hyperion Power Module(HPM)?！白畛蹰_發(fā)HPM 是為了向油砂作業(yè)等偏遠工業(yè)應用提供干凈、平價的電能?！盌eal 表示。HPM符合GNEP（Global N u c l e a r E n e r g y Partnership，全球核能合作計劃）的所有不擴散標準，是適用于任何地方的安全、持續(xù)、清潔、無放射的能源，而且它“所需的人力財力僅是傳統核電站的一小部分”。

這種3000 萬美元一塊的核電池可以用卡車、火車和輪船運輸，將它埋于3 米深的地下即可使用。在使用期內，不用添加燃料，在建設難度和耗時上也比常規(guī)電廠有優(yōu)勢——它的體積僅為加拿大的重水堆的48 分之一，法國法瑪通的壓水堆的64 分之一，所以它不需巨大的混凝土密閉建筑、冷卻塔以及電力傳輸設施，而且不需要水進行冷卻?！皩τ跊]有并入電網的偏遠城鎮(zhèn)、礦山和海上鉆井平臺等地方再合適不過了?！钡蠣柋硎?。核電模塊耗盡后可運回工廠添加燃料，繼續(xù)使用。

核反應堆最大的問題是防止鏈式反應失控， 需要使用石墨制成的控制棒， 而HPM 使用的是氫化鈾（Uranium Hydride) ，一種無法用于武器生產的低濃鈾燃料。氫化鈾燃料溫度超過550℃就釋放氫原子，于是自行冷卻，流出核心的氫就存在反應堆內特制的儲存盤里。等到失去氫原子的燃料的溫度降低到一定程度，燃料又會從儲存盤內取回氫原子。整個反應過程，反應堆溫度保持在一個區(qū)間內上下波動，鏈式反應不會失控，因此不需要密閉混泥土建筑。

加拿大的油砂開采業(yè)是“核電池”裝置的首批目標市場之一。油砂開采和提煉的最大環(huán)保問題就是需耗費大量電力，目前主要依靠天然氣發(fā)電。而使用體積小、投資少的核電模塊則可以幫助大大降低溫室氣體排放?！靶枰獮槠h或電能稀缺社區(qū)提供可靠電力的各方也一直對這個產品有極大的興趣。事實上，我們的主要客戶是進行混合用途開發(fā)的歐洲公司?！?東歐的一家能源投資公司已經與HPG 公司簽訂了購買6 臺核電模塊的意向書，后續(xù)還將購買50 臺以上，該公司計劃將這些“核電池”安裝在羅馬尼亞和捷克。

問題是，每臺HPM 會產生一個足球大小的核廢料，該如何處理？盡管HPG 會對核電池進行實時遙測監(jiān)控，現場也有監(jiān)控設施，但它的運作很少需要人工干預，如何能防范其被恐怖分子利用？畢竟從大型核電設施、核動力航空母艦或是美國的“旅行者”（Voyager）衛(wèi)星上弄到核原料相比，從偏遠小村挖出一個小盒子的技術含量要少很多。

利用同位素衰變

人們想到了更小體積的核電池。這類電池需要的是更加緩慢的核反應——同位素的衰變。

同位素在自然衰變中可以放出比一般物質大得多的能量，衰變時間也比較長。1 克鐳在衰變中釋放的能量是1 克木柴燃燒時釋放能量的60 多萬倍，衰變時間有1 萬年之久。放射性同位素在衰變過程會持續(xù)釋放出具有熱能的射線，再通過半導體換能器將射線的熱能轉變?yōu)殡娔埽蜆嫵闪撕穗姵亍?/p>

與化學電池相比，核電池在移動性和承受震動方面更好，在-100°C~150°C 時都能運作，在使用期限內不需更換什么，并且核電池釋放出的能量大小、速度不受外界的溫度、化學反應、壓力、電磁場等的影響，特別適用于長期供電困難的氣候監(jiān)控設備、衛(wèi)星和宇宙飛船這類太空設備上。早在1959年1 月，美國制造出了第一個放射性同位素電池，1800 克的它在280 天內發(fā)出了11.6 度電。后來美國的“海盜1 號”、“海盜2 號”兩艘宇宙飛船的工作電源用的都是核電池——一般的化學電池無法在溫差超過100℃的火星表面正常工作。中國今后也將借助同位素電池，保證月球車在月球上的正常運轉。

2005 年5 月13 日，美國與加拿大的一些研究人員與BetaBatt 公司向人們介紹了一款同位素核電池的原型產品BetaBattery。就像太陽能電池從傳入的光子吸收能量，并產生電力一樣，BetaBattery 核電池利用多孔硅半導體（porous-silicon diode）捕捉放射性氣體——已知危險系數最低的放射性元素氚（Tritium）——發(fā)出的自由電子，產生能量。

氚是元素氫的一種放射性同位素，專用符號T。有些夜光表上標的“T”就表示手表是采用氚激發(fā)密封燈管管壁上的熒光物質發(fā)光。氚會發(fā)射β 射線而衰變?yōu)楹?，過程中會放出高速移動的電子，但不會穿透人體，所以只有大量接觸或吸入，才會對人體有害。它的半衰期為12.5 年，以此制備的電池至少10 年不用充電或更換電池。

但安全始終是最讓人擔心的?！坝梅浅１〉牟牧稀缫粡埣?，都可以阻隔它的輻射?！盉etaBatt公司首席執(zhí)行官拉里#8226; 蓋德肯（Larry Gadeken）表示，“就像一個普通的電池把化學物質包在里面一樣，BetaBattery 的密封金屬盒可以把整個放射性物質包裹在內部?！笨墒侨藗儗溯椛涞目謶秩匀皇亲畲蟮恼系K。核電池要想出現在手機、PDA、筆記本電腦等各種便攜式電子設備中，甚至還想應用于人體內（人造器官比電子設備更迫切地需求有核電池這樣的電源），就必須要讓人們擺脫對核輻射的恐懼。

電池的歷史已經有200 多年了。今天，電池的容量每年至少會提高85%，但電池行業(yè)的發(fā)展卻仍滿足不了需求?！叭藗冃枰教帉ふ译娫床蹇凇！甭槭±砉W院材料學教授唐納德#8226; 薩多維（Donald Sadoway）如是說。核電池會是救世主，如果人們不怕它的話。