据媒体报道，上一年年末发射的“嫦娥四号”同位素动力供给完成了新打破：选用同位素温差发电与热电运用相结合的供能方法。

 

这是一种什么样的动力技术？有何独到之处？记者就此专访了我国同位素动力专家、我国原子能科学研究院同位素研究所研究员蔡善钰。

 

 

“同位素热源和同位素电源统称为同位素动力。这类动力来自放射性同位素衰变时发生的‘衰变能’”。蔡善钰通知记者，衰变能与裂变能、聚变能，构成了核能运用三大途经。

 

与裂变能、聚变能比较，衰变能能量要小得多，但用于月球勘探和深空根究却有独到之处：无需依托外来动力，能长时间、自我按捺、可靠地供给动力，且对环境具有超卓的适应能力。

 

迄今为止，人类已发现118种元素，每一种元素有不同数量同位素，其间安稳同位素276种，放射性同位素3000余种。

 

但蔡善钰说，若依照具有较长半衰期、较高功率密度、较轻屏蔽质量、较小生物毒性和较低生产成本等准则进行挑选，可作为动力燃料的放射性同位素不过十余种。依据衰变特性，同位素热源大致可分红α、β和γ热源三类。

 

α热源的最大特点是所需的屏蔽资料质量小，可大大下降火箭发射费用，最适合空间运用。20世纪发射至太空的同位素动力，燃料大多选用钋-210和钚-238，后者占绝大多数。

 

“钋-210比功率高，但半衰期短，适用于演示设备或短期航天使命；钚-238比功率较低，但半衰期长，可用于长时间航天使命。”蔡善钰阐明。

 

 

放射性同位素的衰变能可转变为光能、热能和电能。

 

蔡善钰通知记者，放射性同位素衰变时发射的高速带电粒子与物质相互效果，当动能被阻挡或吸收后，周围物质如包裹放射性同位素的容器温度会升高，衰变能即转变为热能。

 

同位素热源内部为同位素燃料做成的源芯，外部为密封源芯的燃料盒，可直接被运用。如苏联先后发射的“月球车-1 号”“月球车-2号”均组织有800瓦钋-210热源，专门为月面查询仪器树立恒温环境；美国前期发射的月面科学试验站运用了2台15瓦钚-238热源，供月震仪保温用。

 

我国于2013年发射的“嫦娥三号”月球勘探器，在着陆器和月球车内均组织有钚-238，以保证仪器仓内温暖如春，搭载的仪器安靖度过月夜。一旦阳光照耀，仪器仰仗太阳能电池，从头生动起来。

 

蔡善钰通知记者，与同位素热源比较，同位素电源还需要直接或间接地经过热电转化器（换能器），进一步将同位素衰变发生的热能转变为电能。正因如此，同位素电池除了同位素热源，还包含换能器。现在在空间运用最老到且已实用化的换能器，为同位素温差发电器，其利益是无运动部件、发电安全可靠，但热电转化功率只需4%—8%。作为换能器的一种，动态转化可行进热电转化功率，但由于有运动部件，制作难度大。

 

“能够估计，我国日益丰富的航天活动必将对空间核电源提出更多需求，空间核电源的研发效果也将为我国航天事业打开供给更广阔空间。”蔡善钰在展望同位素动力远景时说。