第7章 β衰变才是未来【新书求收藏!】

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　　时间，宛如马桶里的水，总会随着按钮的按下，而匆匆流逝。

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　　“现在各国科学家，都将α伏特电池视为核电池的出路，殊不知，他们的路早就走偏了啊……”

　　关闭图书馆线上查询页面，江离无奈的叹了一口气。

　　翻阅一早上资料，江离也是对现在的核电池研究有了更为清晰的认识。

　　仅花了一早上时间，江离就看完了物理界十几年的研究成果，如果有其他人看到这一幕，绝对会被震惊的张大嘴巴。

　　像这样惊呆旁人的行为，对江离而言只是基本操作罢了。

　　脑力每开发一度，对于思维、记忆、反应以及敏锐度都是一个质的提升。

　　在5％脑力的强大加持下，江离早已具备了顶级研究者的潜力。

　　他原本以为，如今核电池的研究就算进展缓慢，至少也应该大差不差才对，却没想到，自己还是太乐观了。

　　核电池研究的困境，比他想象的更加严重。

　　甚至就连最最基础的原料选择，都走进了死胡同！

　　核电池。

　　也叫放射性同位素温差发电器。

　　或者原子能电池。

　　与核电站通过裂变或聚变发电的原理不同，核电池利用的是放射性元素自身的衰变特性。

　　前者是将核能转化为内能、再将内能转化为机械能、最后转化为电能，过程非常复杂，中间环节损耗了大量的能量。

　　而后者，则是利用特制的换能器，直接将内能转化为电能。

　　核电池原料的衰变原理，分为两种。

　　α衰变和β衰变。

　　两者都是利用元素的天然衰变性向外释放巨大的热量和射线，然后用特殊的能量转换器进行吸收，使其产生的热量转化为电能。

　　不同的是。

　　α衰变是一个原子核释放出一个α粒子，并转化为一个质量数减少4、核电荷数减少2的新原子核，因为α粒子和一个氦原子核相同，所以从本质上讲，α衰变是量子力学隧穿效应的一个微观应用。

　　在衰变过程中，α粒子的动能约为5

MeV，速度是15000Km/s，速度相对缓慢，只有光速的二十分之一，同时它的质量也比较大，因此，它们很容易与其他原子相互作用而失去能量。

　　哪怕是一层几厘米厚的空气，也能将其完全吸收。

　　除了速度慢、难以利用外，α衰变还具有一个更为棘手的弊端。

　　那就是，α粒子的动能，远低于库仑势垒的20兆电子伏！

　　根据经典力学原理，由于库仑势垒的阻挡，α粒子不能跑到核外，也就无所谓放不放电了。

　　直到二十世纪二十年代，量子力学诞生，才从量子隧穿效应的角度解释了α衰变的本质。

　　科学家发现，像‘钚’等少数放射性元素，其在进行衰变时，α粒子有一定几率穿透势垒跑出原子核……

　　由此，便诞生了现在的太空核电池！

　　最典型的例子就是火星车和航天器上使用的钚238核电池，根据科学家计算，它的半衰期可达87年。

　　不过遗憾的是，它的功率非常小。

　　由于钚238的能量密度非常低，一款世界先进的RTG能源中枢，自重就达到了45公斤，却只能产生约110W的功率，和手机充电器的功率差不多。

　　要知道，目前主流的电动汽车，功率已经达到了70KW至250KW。

　　两者相差足足一千多倍！

　　同时，钚在衰变时不仅会释放出α粒子，还会释放出中子和γ射线！

　　γ射线，就是漫威电影中照射绿巨人的那个！

　　除此之外，钚238的成本也高得离谱，1g的钚238，就需要上千万美金！

　　以钚238超低的能量利用率，想要真正派上用场，其质量最低也得按斤来计算……

　　那就是几十亿美金！

　　除了夏国和漂亮国，全世界没有几个国家撑得起这样的消耗！

　　而这，就是江离为什么说现今核电池研究走偏了的真正原因。

　　在他看来。

　　相比于吃力不讨好的α衰变，β衰变才是核电池较为理想的出路！

　　顾名思义，β衰变就是一个原子核释放出一个β粒子的衰变。

　　其实质是将一个下夸克通过释放一个W-玻色子转变为一个上夸克，W-玻色子随后衰变成一个电子和一个反电子中微子的过程。

　　相比于赌概率的α衰变，β衰变更容易控制，同时能量转化率也更高。

　　其原理是利用高能电子束穿过窗口通道进入捕获层，将半导体材料内部的粒子变成激发态，从而形成电子-空穴对，最后形成宏观电压，进行放电。

　　这个机制类似于光伏效应，所以也被称之为β伏特电池。

　　最重要的是，它便宜啊！

　　铀235：核裂变与核聚变的主要原料，黑市单克售价一万美金！

　　钚238：核电池α衰变的主要原料，单克售价上千万美金，而且被严格控制，掏钱你都买不到！

　　和它们相比，β衰变的原料就要‘亲民’很多。

　　像常见的C14、镍63等，都是世界上目前应用最广的低能β放射源，虽说价格也不便宜，但却还在可以接受的范围内。

　　其中，C14的衰变周期是5000年，镍63也有100年，均超过α衰变钚238的87年。

　　遗憾的是，C14因为其天然性质，发电效率实在是微乎其微，而镍63的也不容乐观，用它做成的核电池，功率只有1瓦左右。

　　是的，你没听错。

　　就目前的科研水平，β衰变核电池的功率，不到α衰变的百分之一！

　　而这，也是科学家放弃β衰变，死磕α衰变的根本原因！

　　我们也知道β衰变好，可臣妾实在是做不到啊！

　　比起虚无缥缈的β衰变，好像还是α衰变更现实一点。

　　“诶……”

　　江离忍不住叹了一口气。

　　看来他想要吹响第四次能源革命的号角，还任重而道远啊。

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