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第7章 β衰变才是未来【新书求收藏!】(2 / 4)

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

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