衰变+裂变+聚变的区别
近日,据香港知名媒体《南华早报》消息称,中国的初创公司贝塔伏科技(BetavoltTechnology)开发了一种名为BV100的核动力电池(又称原子能电池),据称其使用寿命长达50年,无需充电。
这种电池利用核同位素释放的能量,通过半导体将能量转化为电能。BV100的尺寸非常小,仅为15x15x5毫米,功率输出为100微瓦和3伏。该公司计划在2025年推出1瓦版本的电池。
BV100电池使用镍63作为辐射源,其半衰期超过100年,确保电池在50年的使用寿命内保持运行。电池采用模块化结构,通过连接多个发电单元,可以配置从几微瓦到几瓦的功率输出。Betavolt的研究人员开发了一种独特的单晶金刚石半导体,以提高能量转换效率。
这种电池在极端条件下也能表现良好,可以在120到-60摄氏度的温度范围内安全运行,并且能够抵抗刺穿和枪击,不会着火或爆炸。除了民用,这种电池还可用于军事应用,如连续飞行的无人机或深海监测设备。
尽管BV100电池的长寿命和在极端条件下的性能令人印象深刻,但其设计和使用也带来了一些挑战,包括核安全和控制、辐射防护,以及伽马射线对半导体的辐射损害。
此外,核电池的回收问题也是一个考虑因素,尽管Betavolt表示他们计划记录并回收每块电池,并且镍63会衰变成非放射性铜63,不会造成污染威胁。
核电池的
核电池的基本原理是同位素技术,最早由英国物理学家亨利·莫斯利(HenryMoseley)于1913年提出。它是利用放射性元素的核衰变产生的能量。与核裂变或核聚变不同,核衰变是一种自发的过程,其中同位素释放出辐射,形成更稳定的新原子。科学家将这些同位素封装起来,将释放出的能量转化为可用的电能。
核电池的使用寿命与其能源中所用同位素的半衰期有关。半衰期是指同位素衰变一半所需的时间。例如,氮-16的半衰期只有7.13秒,而钾-40的半衰期约为13亿年。BV100使用的辐射源是镍-63,它的半衰期超过100年,确保它在50年的使用寿命内保持运行。
不同的同位素在衰变过程中释放出α或β粒子和γ射线。不同的同位素原料可以产生多种制造核电池的途径。例如,中国于2013年发射的嫦娥三号月球车上的核电池,就是使用热电转换器来利用钚-238衰变时释放出的α粒子产生的热量来发电。美国国家航空航天局(NASA)的好奇号火星车也使用了类似的技术。
BV100电池属于β伏打电池,它使用半导体结来直接从放射性源释放出的β粒子(电子)中产生电流。在这种情况下,镍-63衰变时释放出的β粒子被辐射到金刚石半导体上,形成电场,并在接入电路时实现电能输出。
为了提高能量转换效率,贝塔伏特的研究人员开发了一种独特的单晶金刚石半导体,使用硼掺杂的金刚石作为衬底,并使用等离子体化学气相沉积法来制造金刚石半导体转换器。该公司声称,他们是世界上唯一能够掺杂和制造大规模金刚石半导体材料的公司,这是制造核电池的关键组成部分。
BV100电池采用模块化结构,将一层2微米厚的镍-63层夹在两层10微米厚的金刚石半导体之间,形成一个发电单元。通过连接多个这样的模块,研究人员可以配置从几微瓦到几瓦的功率输出。
核电池的
除了超长的使用寿命,这种核电池还具有良好的极限性能。综合多方媒体的报道,与传统电池不同,这种核电池能够在极端条件下安全运行,从120摄氏度到零下60摄氏度的温度范围内,都能正常工作,即使被刺穿或击中,也不会起火或爆炸。
此外,这种电池还可以用于军事领域,如持续飞行的无人机,或者需要在极端环境下长期供电的深海监测设备等。
目前,该公司已经制造出了原型电池,其尺寸为15x15x5毫米(0.59x0.59x0.2英寸),功率输出为100微瓦,电压为3伏。该公司表示,计划在今年年底开始量产该电池,并在明年推出1瓦的版本。
“
目前,该电池的能量转换效率达到了8.8%,如果使用更高纯度的镍-63辐射源,还有可能进一步提高。
”
这种核电池的潜在应用是广泛的
除了航空航天领域,核电池还用于潜艇导航信标、心脏起搏器和深海电缆等。
观察人士表示,这种核电池对于一些需要长期稳定供电的设备,如微处理器、高级传感器、小型无人机和微型机器人等,都有很大的优势。
这些设备的功耗很低,但是需要持续运行,如果使用传统电池,就需要经常更换或充电,这会增加成本和麻烦,而且在一些特殊的环境中,如极地、深海或太空,更换或充电是不现实的。
如果使用核电池,就可以避免这些问题,因为核电池可以提供长达50年的稳定电力,而且不受温度、湿度、气压等环境因素的影响。
这种核电池还可以用于智能手机,让用户不用担心电量不足的问题,看来真正的超长待机续航的智能手机有望了。
核电池的长寿命也引发了回收问题。目前,航空航天和心脏起搏器等主要用例不需要回收,但对于极地深海信标等应用来说,这是一个考虑因素。
该企业计划在开始销售产品后记录和回收每个电池。此外,镍-63衰变成非放射性铜-63,不会造成污染威胁。
黄彬省3681关于衰变与裂变 聚变 人工转化 的关系 -
仰曼钥13988065541 ______[答案] 衰变是原子核放出质子的变化,时间周期很长. 裂变的例子是原子弹 聚变的例子是氢弹和太阳上的化学变化. 人工转化是用一个粒子去轰击一个原子,是两者发生化学变化,使原子核发生了变化!
黄彬省3681核反应 聚变 裂变 衰变 -
仰曼钥13988065541 ______ 1、衰变属于核反应 2、裂变和聚变也属于核反应 3、不是,聚变也是 核反应(nuclear reaction),是指原子核与原子核,或者原子核与各种粒子(如质子,中子,光子或高能电子)之间的相互作用引起的各种变化. 核反应的概念比较广,一般只要有原子核参与发生变化就可以
黄彬省3681聚变裂变和衰变 -
仰曼钥13988065541 ______ 在核反应过程中,是“质量数守恒”、“电荷数守恒”,不是质量守恒.在有能量释放的核反应中,反应后的物体总质量稍小于反应前的总质量,称为质量亏损.E=MC^2 这个爱因斯坦的质能方程,它是相对论中关于质量与能量之间的数量关系.因为只在核反应过程中才会出现“质量亏损”的现象,所以这个公式就用在了核物理方面.
黄彬省3681怎样判断是聚变、裂变和衰变 -
仰曼钥13988065541 ______ 生成物的质子数大于反应物的为聚变,反之为裂变.质子数一样中子数减少的为衰变.
黄彬省3681核聚变和核裂变有什么不同 -
仰曼钥13988065541 ______ 核聚变就是小质量的两个原子合成一个比较大的原子 核裂变就是一个大质量的原子分裂成两个比较小的原子 在这个变化过程中都会释放出巨大的能量,前者释放的能量更大, 回答得简单但是容易懂 谢谢 请采纳
黄彬省3681核衰变 核裂变 核聚变中哪一个人类掌握得最好? -
仰曼钥13988065541 ______ 目前来说核裂变掌握的最好,人类让核裂变“砰”的一下剧烈反应,那就是原子弹.人类让核裂变温和的,可控的反应,那就是核电站.而人类技术目前还不能让核聚变温和的,可控的反应,只能让核聚变剧烈反应,就是氢弹.
黄彬省3681衰变和裂变有什么区别,详细点 -
仰曼钥13988065541 ______ 衰变是指分子 自发 进行的一种变化 有两种 一种会放出两个质子两个中子 一种会有一个中子子变成质子 裂变是人为的 意在使质量大的原子分裂成多个质量小的原子 从而放出能量(原子(和谐)弹 核电站)
黄彬省3681怎么理解衰变,聚变,和裂变?? -
仰曼钥13988065541 ______ 你的理解有误!所谓“一些质量却变成了能量”中的“变成”,至多只是形式上的变,不是本质上的变.实在要说质量和能量这两者的区别,那也只是两者给人的感觉和印象不同,本质上两者是同一的. 自从诞生了狭义相对论,导出了E=mcc...
黄彬省3681聚变和裂变的区别? -
仰曼钥13988065541 ______[答案] 裂,即分裂,是一个变多个 聚,即聚集,是多个变一个 本质上的区别就是这样 对于核物理,本质是一样的,都是在转换的过程中损失了质量,变成了能量.至于具体是裂变可以损失能量还是聚变可以损失能量都不一定,要看具体的核反...
黄彬省3681什么是裂变,聚变 -
仰曼钥13988065541 ______[答案] 核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化.是指由重的原子,主要是指铀或钚,分裂成较轻的原子的一种核反应形式. 核聚变是指由质量小的原子,主要是指氘或氚,在一定条件下生成新的质量更重的原子核,并伴随着巨大的能量释放的一种核反...