Anonymous
Anonymous asked in 科學其他:科學 · 1 decade ago

核能電池 的發電原理是什麼 ?

NASA 網站上說,較遠距離的星際探測船, 無法獲得充份的太陽能 , 故必須採用"熱核能電池" 供電. 如航海家一號,二號等.

我想請問它細節的原理是什麼 ? 是用放射性同位素蛻變時產生的熱,持續加熱熱電耦來產生電位差而提供電源的嗎 ? 它這種機制的熱電轉換效率好嗎 ? 大概會有多少 ?

3 Answers

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  • 1 decade ago
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    有關 '熱核能電池' 其簡介可參考網頁

    http://www.atomicinsights.com/apr95/batteries.html

    The Voyager space probes carried devices called radioisotope thermal generators. (RTGs) They

    work on a simple principle. The effect is known as the thermoelectric effect.

    所謂 Thermoelectric Effect ( 熱電效應 )

    是當受熱物體中的電子(洞) ﹐因隨著溫度梯度由高溫區往低溫區移動時﹐所產生電流或電荷堆積的一種現象。這個效應的大小﹐則是用稱為thermopower(Q)的參數來測量﹐其定義為 Q = E / -dT(E為因電荷堆積產生的電場﹐dT則是溫度梯度)。

    熱電效應原理可參考 熱電材料應用簡介 :

    http://tns.ndhu.edu.tw/~ykkuo/thermoelectric.pdf

    基本上 熱電轉換效率都十分的不理想 參考文獻資料

    http://www.answers.com/main/ntquery;jsessionid=fqo...

    http://www.answers.com/topic/radioisotope-thermoel...

    http://www3.inspi.ufl.edu/space/program/abstracts/...

    由資料得知 熱核能電池的熱電效率頗低 通常不到 10 % .............><

    => Atomic batteries usually have an efficiency of 0.1 - 5 % .

    => Thermocouples are very inefficient; efficiencies above 10% have never been achieved and

    most RTGs have efficiencies between 3-7%.

    => Energy conversion devices which rely on the principle of thermionic emission can achieve

    efficiencies between 10-20%, but require higher temperatures than those at which standard RTGs

    run.

    => The optimal specific electric power is about 13.3 W/kg, which corresponds to about 5.5 %

    thermal efficiency.

    近年發展出一種新的 '核能電池' 不是用熱電效應發電的 係以 '光伏打(Photovoltaic)'方式發電 亦即電池內部類似太陽能發電方式的'核能電池'

    請參考網址

    http://www.livescience.com/technology/050513_new_b...

    由於 此'光伏打'發電 可與 '熱電效應'發電 結合在一起運作 故其發電效率高 可到 30 %

    => Thermophotovoltaic cells have an efficiency slightly higher than thermoelectric couplers but can be overlaid on thermoelectric couples, potentially doubling efficiency. Some theoretical

    thermophotovoltaic cell designs have efficiencies up to 30%.

    最後 關於'核能電池'還有一個網頁有著相當寶貴的資料

    http://www.rexresearch.com/nucell/nucell.htm

    以上希望以回答到您的問題............^^

    2006-01-02 11:30:27 補充:

    Reference

    1. http://www.atomicinsights.com/apr95/batteries.html

    2. http://www.answers.com/main/ntquery;jsessionid=fqo...

    2006-01-02 11:30:36 補充:

    3. http://www.answers.com/topic/radioisotope-thermoel...

    4. http://www.livescience.com/technology/050513_new_b...

    5. http://www.rexresearch.com/nucell/nucell.htm

    6. http://tns.ndhu.edu.tw/~ykkuo/thermoelectric.pdf

    7. http://www3.inspi.ufl.edu/space/program/abstracts/...

  • 1 decade ago

    我想核能的來源你應該清楚

    不清楚的部分是能量轉換成電力的部分吧!

    其實就跟火力一樣廢

    把水汽給汽化...然後帶動渦輪

    而且還需要一堆水來冷卻

    造成墾丁的珊瑚白化

    如果只是以水汽來發電的話

    絕對不是一個好的發電方式

    即使用了核融合發電也是一樣的下場

    嚴重的熱汙染對環境的影響是很大的

    Source(s): 自己
  • 1 decade ago

    核能發電的原理-----------

    先前所描述的原子內部結構是由科學家拉塞福(Rutherford)於1911年以微小粒子高速撞擊金泊所發現的,當時有許多其他科學家也熱衷於類似的撞擊實驗,中子及質子的特性也在此段時間獲得驗證;而在這股研究原子內部特性的風潮中,義大利物理學家費米(Fermi)在1934年以中子撞擊鈾元素後,發現會有新的元素產生,這也是人類第一次發現核分裂反應。

    後經過多位科學家的努力,發現天然的鈾元素中含有鈾-238及鈾-235兩種同位素,天然鈾中鈾-238的含量為99.3%,鈾-235含量則只有0.7%,而經中子撞擊後也只有鈾-235會發生分裂反應,其反應過程如圖所示;自圖左開始,一個中子撞擊鈾-235原子核後,暫時共同形成鈾-236原子核,同時因其內部吸收了該中子的能量,故開始作劇烈的啞鈴狀震盪,最後啞鈴狀結構終因震盪過劇而瓦解,並因而產生兩個質量較小的原子核, 且放出2到3個新的中子;這時如果旁邊有其他鈾-235原子核存在,則會被新的中子撞擊,繼續發生分裂反應,此即所謂的「連鎖反應」。

    在前述的核分裂反應裏,反應後產生兩個較輕的原子核及2至3個中子的總質量比反應前鈾-235加上一個中子的總質量小,其間損失的質量會變成能量;而根據愛因斯坦(Einstein)在1905年提出的理論,質量變成能量時,其轉換關係為〝能量=質量×光速的平方〞,而光速是一個非常大的數值,約是每秒3億公尺,因此極小的質量即可變成極大的能量。例如1945年在日本廣島上空爆炸的原子彈,其總重量為440公斤,鈾—235含量為45公斤,而其中僅有1公斤發生核分裂反應,反應中又只有1公克(約如一小塊巧克力重)的質量轉化成能量,但它的威力卻相當於16萬公噸黃色炸藥發生爆炸,瞬間摧毀了整個城市,並造成十幾萬日本人當場死亡。

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