第7章 β衰变才是未来【新书求收藏!】(2 / 4)

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23