2012年8月6日這天,一塊重45公斤、60厘米見方的電池引起了全世界核電界的關(guān)注。
這個(gè)為美國火星探測器“好奇”號提供動力的大盒子被昵稱為“核電池”,可以持續(xù)供電14年。如果要跟以往的太陽能電池相比,核電池簡直是勞模——不分冬夏無論日夜,24小時(shí)工作全年無休。有數(shù)據(jù)稱,核電池提供的電能幾乎是太陽能電池的3倍。
核電池橫空出世后立即受到大肆追捧。英國帝國理工大學(xué)一位結(jié)構(gòu)生態(tài)學(xué)教授史蒂芬·庫里(Stephen Curry)在推特上感慨了從核爆災(zāi)難到核電池的巧合后,如此專業(yè)的話題一天內(nèi)就被轉(zhuǎn)發(fā)了1600多次、新增了100個(gè)粉絲。
事實(shí)上,“好奇”號只能算是第一個(gè)核動力的火星車。早在阿波羅號宇宙飛船的時(shí)代,就有核電池的身影。在NASA的名單上,使用過核電池的太空探測器有一長串,包括執(zhí)行火星任務(wù)的“維京”,探測外太陽系的“先驅(qū)者”、“旅行者”、“尤利西斯”、“伽利略”、“卡西尼”以及“新地平線”等。
在美國航空航天局(NASA)科學(xué)家的字典里,“核電池”被稱為多任務(wù)放射性同位素?zé)犭姲l(fā)生器(簡稱MMRTG)。它的原理很簡單,利用半衰期較長的放射性元素穩(wěn)定衰變時(shí)發(fā)出的熱量,加熱所謂的熱點(diǎn)材料,將熱能轉(zhuǎn)化成電能為全系統(tǒng)供電。“好奇”號使用的是約5公斤重的钚-238,一種極昂貴又難制備的放射性元素。
相對于核電站動輒上百萬千瓦的裝機(jī)容量,核電池屬于核能的微型利用。“好奇”號的制造商是波音和洛克希德(lockheed),后者95%的營業(yè)額來自美國國防部及軍方。中國情況類似,即核電池大多用在軍工、航天領(lǐng)域。
當(dāng)身穿藍(lán)色制服的NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室工作人員為“好奇”號成功著陸火星擊掌歡呼,解說員介紹核電池動力系統(tǒng)時(shí),中國人自然也會好奇,我們難道只有大型核電站和核潛艇嗎?
事實(shí)上,中國也有核電池。中國探月工程首席科學(xué)家歐陽自遠(yuǎn)接受媒體采訪時(shí)透露過,將于2013年隨“嫦娥三號”登月的我國首輛月球車上,將裝載核動力系統(tǒng)。鮮為人知的是,已有的月球車都同時(shí)裝有太陽能和核能兩套動力裝置,以備低溫、離太陽較遠(yuǎn)時(shí)切換使用。而業(yè)內(nèi)認(rèn)可、有據(jù)可查的中國第一塊核電池,據(jù)信由中國原子能科學(xué)院自2004年起研發(fā)、2006年成功。這顆钚-238同位素電池,被視作填補(bǔ)了中國核電池的空白。
不過,由于最常用作核電池的钚-238非常昂貴,在近地軌道上的性價(jià)比不如太陽能,加上使用領(lǐng)域的小眾,并不被看好是未來“微核”時(shí)代的代表。低調(diào)又步步為營的是小型反應(yīng)堆。
按照國際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)的界定,電功率在30萬千瓦以下的反應(yīng)堆均為小型堆,美國能源部又在這個(gè)基礎(chǔ)上增加了模塊式的概念。小型堆的適應(yīng)性很廣,可以為偏遠(yuǎn)山區(qū)、中小電網(wǎng)、工業(yè)園區(qū)、石化企業(yè)供電,也可以用在熱電聯(lián)營、汽電聯(lián)營甚至海水淡化需要的水電聯(lián)供。
目前國際上有三十幾座小型堆機(jī)組,但國內(nèi)尚未有一座。2011年,法、美的三家公司分別公布了正在研發(fā)的三種小型堆設(shè)計(jì)。2011年美國聯(lián)邦預(yù)算中,奧巴馬總統(tǒng)要求針對小型堆計(jì)劃投入3900萬美元,美國能源部也首度對小型堆設(shè)計(jì)的商業(yè)運(yùn)用提供了資金。
2011年4月,中國第一家從事小堆開發(fā)的產(chǎn)業(yè)化公司中核新能源有限公司成立。據(jù)媒體公開報(bào)道,中國首個(gè)小型堆示范項(xiàng)目確定將建在福建莆田,2013年底前開工。目前,中核新能源、中國核動力研究設(shè)計(jì)院等小堆先鋒正在努力推銷,力圖促成小堆的國家示范工程,等待福島核事故之后的中國核電重啟之門徹底打開。