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原理 核電池是什么原理，毅力號的核電池有多貴，能用在電動汽車上嗎？

美國毅力號火星車即將緊隨天問一號到達火星，著陸時間會比我們更早。毅力號任務(wù)的主要目的是要把重量超過1000公斤的大型火星車送上火星，比天問一號的巡視器要重得多，由于采用了核電池而非電池板，整車設(shè)計壽命可達2年，比我國火星車的三個月要長得多，甚至有望像前輩好奇號那樣工作8年或更長。
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毅力號火星車采用核電池核電池這么給力，它的原理是什么呢？毅力號這塊核電池有多昂貴？不少網(wǎng)友希望把它裝在電動汽車上，實現(xiàn)無限續(xù)航，可不可行呢？核電池的原理：放射性同位素溫差發(fā)電核電池有很多種，都是利用放射性同位素的衰變來發(fā)電（并非反應(yīng)堆），但航天器上用的主要是钚238核熱電池，它的原理很簡單：芯部的钚238衰變產(chǎn)生熱量，通過換能器也就是熱電轉(zhuǎn)換器件，利用溫差將熱能轉(zhuǎn)化為電能，所以也叫同位素溫差電機RTG。
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钚238氧化物因衰變而發(fā)熱不過核電池說起來簡單，造起來卻很難，關(guān)鍵在于兩點：钚238的來源和熱電轉(zhuǎn)換的效率。钚238很難獲取，需要把镎237放在專用的反應(yīng)堆內(nèi)進行中子輻照，镎237是生產(chǎn)原子彈用的钚239的副產(chǎn)品，它吸收一個中子變成镎238，再經(jīng)一次β衰變轉(zhuǎn)化為钚238。這個過程的成本極高，僅美俄有能力大量生產(chǎn)。而熱電轉(zhuǎn)換效率是另一大瓶頸，這方面美國做得最好，好奇號毅力號使用的核電池效率達到了6.3%，算是相當高了。較低的轉(zhuǎn)換效率意味著要想實現(xiàn)大功率，就得耗費很多钚238，大大增加了成本。
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钚238核熱電池既然钚238的生產(chǎn)這么困難，為什么非要用它呢？因為它的衰變是α衰變，只會產(chǎn)生α粒子和少量伴隨的中子，幾乎沒有穿透力極強的伽馬射線，很容易屏蔽，α粒子的能量也容易沉積下來，發(fā)熱量高。而86.4年的半衰期也比較適中，既不會很快衰減，又能有足夠大的比功率，钚氧化物PuO2的熔點還特別高，是制造核電池的理想材料。因此美國勒緊褲腰帶也要上钚電池，哪怕它是天價，那么核電池到底有多貴呢？毅力號核電池造價7000萬美元，貴嗎？毅力號是美國最新型的火星漫游車，重1043公斤，長度達到3米，接近一輛小轎車。它采用了與好奇號相似的MMRTG核電池，該電池使用了4.8公斤的钚氧化物，總重45公斤，初始功率110瓦，設(shè)計壽命14年，造價達到了驚人的7000萬美元，這是個什么概念？最近印度又要買俄羅斯的米格35戰(zhàn)斗機，單價6000萬美元，這個幾十公斤的核電池竟然比一架先進戰(zhàn)斗機還貴！
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這么個小東西竟然值7000萬美元為什么如此夸張？就是因為钚238太貴了，一公斤的價格高達上千萬美元，而且每年還都在漲價。在冷戰(zhàn)時期，美蘇為了生產(chǎn)核彈用的钚239，會產(chǎn)生很多镎237，每年可生產(chǎn)100多公斤钚238，因此钚238電池大量應(yīng)用在美國的衛(wèi)星和行星探測器上。然而美國在1988年停止了钚238的生產(chǎn)，改為向俄羅斯購買。2010年俄羅斯自身供應(yīng)也不足，停止了出口，NASA的钚238庫存告急，一度只剩下35公斤，以至于著名的朱諾號木星探測器不得不使用了碩大的太陽能電池板。不過2015年美國已經(jīng)重新具備生產(chǎn)能力。
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毅力號的核電池安裝在尾部（畫圈處）毅力號裝備如此昂貴的核電池，值不值呢？要知道毅力號的總造價達到了27億美元，是同等重量黃金價格的7倍！上面安裝了大量科學儀器，每一樣都是價值連城，這些設(shè)備都需要用電，而太陽能電池板供電不穩(wěn)定，火星上陽光暗弱，還有大量塵土甚至沙塵暴，以往采用電池板的機遇號勇氣號就經(jīng)常罷工。而核電池不受陽光、天氣和灰塵的影響，能夠雷打不動地輸出電力，用7000萬美元來保障價值27億美元的火星車穩(wěn)定供電，這筆買賣當然很值！那么核電池用在電動汽車上值不值呢？電動汽車裝上核電池，能無限續(xù)航嗎？把核電池裝在電動汽車上，不用充電，不用加油，無限續(xù)航走天下，豈不是太美好了？實際上，就是真正的土豪也扛不住這樣造！咱們來算一下：
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