新型能源“钍能源电池装置”介绍.doc

新型能源—长寿命“钍能源电池装置”可行性报告 报告目录 一、核电池项目 二、核电池项目背景 三、核电池的基本原理 四、核电池的主要优点 五、核电池主要应用领域 六、核电池实现国产化的可能性与必要性 七、发展核电池要解决主要技术问题 八、主要技术指标 九、项目经济效益分析 十、中国核电池的发展情况 一、核电池项目 1、项目名称：钍【核】能源电池装置 2、项目发明人：保罗·布朗、弗朗西斯、钟蘭狄（科学家、工程师） 二、核电池项目背景 一个世纪以前原子核放射性的发现，打开了人类进入原子时代的大门，通过各国科学家的不懈努力，原子能在各个领域得到了广泛的应用。而且，几乎在发现放射性现象的同时人们就开始想利用射线能量发电，这就是核电池。但直到50年代开始，核电池才获得实质性进展。 到了20世纪60年代核电池的研究在全世界普遍展开。主要采用热转换机制并一直占核电池研究的统治地位。直到20世纪80年代末美国科学家保罗·布朗提出β伏特效应能量转换机制才打破了传统这个局面。20世纪60年代起，美国和苏联开始在宇航空间飞行器上广泛使用热电转化型核电池（温差发电机—RTG），为人造卫星、宇宙飞船提供动力。 第一个核电池是在1959年1月16日由美国人制成的，它重1800克，在280天内可发出11.6度电。在此之后，核电池的发展颇快。1961年美国发射的第一颗人造卫星“探险者1号”，上面的无线电发报机就是由核电池供电的。1976年，美国的“海盗1号”、“海盗2号”两艘宇宙飞船先后在火星上着陆，在短短5个月中得到的火星情况，比以往人类历史上所积累的全部情况还要多，它们的工作电池就是核电池。因为火星表面温度的昼夜差超过100℃，如此巨大的温差，一般化学电池是无法工作的。 70年代起开始在心脏起搏器上，核电池发展至今已经有约十种能量转换机制，研制最先进的是美俄两国。 三、核电池的基本原理 核电池，又叫同位素电池，也被叫做“放射性同位素温差发电器”，最初也叫原子电池，这种温差发电器是由一些性能优异的半导体材料，如碲化铋、碲化铅、锗硅合金和硒族化合物等，把许多材料串联起来组成。另外还得有一个合适的热源和换热器，在热源和换热器之间形成温差才可发电。核电池的热源是放射性同位素。它们在蜕变过程中会不断以具有热能的射线的形式，向外放出比一般物质大得多的能量。这种很大的能量有两个令人喜爱的特点。一是蜕变时放出的能量大小、速度、不受外界环境中温度、化学反应、压力、电磁场的影响，因此，核电池以抗干扰性强和工作准确可靠而著称。另一个特点是蜕变时间长，这决定了核电池可长期使用。 核电池的核心是换能器。目前常用的换能器叫静态热电换能器，它利用热电偶的原理在不同的金属中产生电位差，从而发电。它的优点是可以做得很小，只是效率颇低，目前利用率只有10%-20%，大部分热能被浪费掉。 在外形上，核电池虽有多种形状，但最外部分都由合金制成，起保护电池和散热作用；次外层是辐射屏蔽层，防止辐射线泄露出来；第三层就是换能器了，在这里热能被转换成电能；最后是电池的心脏部分，放射性同位素原子在这里不断地发生蜕变并放出热量。它是将原子核的放射性衰变能转换成电能的装置。核心部分是放射性同位素它不断衰变放出能量。同位素外层是换能材料，在这里将衰变能转化成电能，换热材料是屏蔽隔结构和散热作用。 “钍能源电池装置”是新型长寿命电源，是利用放射能产生电能的方式之一。其基本原理是利用放射性元素发出的射线，通过光电转换、热电转换等方式转换成电能，输出直流电供用户使用。涉及的内容有： （1）根据使用要求选源； （2）通过理论计算和实验研究选取转换效率最好的转换材料； （3）按照不同用处进行产品的结构、外形设计等。 四、核电池的主要优点 1.核电池与一般的化学电池、太阳能电池相比具有寿命长、体积小、重量轻、结构简单紧凑、无运转部件、无噪声、可靠性高、所提供的能量不受外界环境的温度、压力、化学反应、电磁场等影响，且不需要充电和维护，可以再很大的温度范围和很劣势的环境中工作。 2.核电池的安全性 首先可以肯定核电池使用起来非常安全，它不受外界各种条件因素的控制，比如爆炸、火烤、冰冻、水浸泡浸蚀等自然条件的限制。其次，和电池所产生的辐射剂量完全可达到国家所允许的剂量范围内，对人体无任何伤害。 3.核电池的节能环保性：核电池的使用不会排放任何对环境有害的物质，另外在目前全世界能源匮乏的现状下，可以达到节能的目的。核电池的开发和广泛利用还可以缓解能源危机，节能减排、生态环保。 五、核电池主要应用领域 1.核电池在军事国防及航天领域的应用 世界发达国家已把核电池广泛地应用在航天、深海、极地、心脏起搏器以及其它极端情况下的高能、大功率密度、长寿命、长期工作无需维护的移动或固定电源。 在航天领域的月球探测上，严酷多变的自然环境