在太空探索中,最常使用的是太陽(yáng)能電池和同位素溫差發(fā)電機(jī),前者價(jià)格比較便宜,缺點(diǎn)是沒(méi)有必須依賴太陽(yáng),到了夜晚就無(wú)法使用,后者則是更理想的電力供應(yīng)設(shè)備。
同位素溫差發(fā)電機(jī)也被叫做“核電池”或“原子能電池”,原理是塞貝克效應(yīng),根據(jù)這種熱電效應(yīng),在一定溫度下,材料本身會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差,利用放射性同位素Pu-238衰變過(guò)程釋放熱能,通過(guò)熱電偶轉(zhuǎn)換成電能,具有尺寸小、重量輕、性能穩(wěn)定可靠、工作壽命長(zhǎng)、環(huán)境耐受性好等特點(diǎn),能為空間及各種特殊、惡劣環(huán)境條件下的高空、地面、海上和海底的自動(dòng)觀察站或信號(hào)站等提供能源。
同位素電池在米國(guó)、露西亞、東國(guó)等大國(guó)已實(shí)際應(yīng)用,主要用于航天器的能源供應(yīng)。
這種溫差發(fā)電器是由一些性能優(yōu)異的半導(dǎo)體材料,如碲化鉍、碲化鉛、鍺硅合金和硒族化合物等,把許多材料串聯(lián)起來(lái)組成。另外還得有一個(gè)合適的熱源和換能器,在熱源和換能器之間形成溫差才可發(fā)電。
其實(shí)這種發(fā)電器本身并沒(méi)有什么技術(shù)難度,難的是生產(chǎn)成本,關(guān)鍵在于原料Pu-238。
钚-238是钚的同位素,銀白色金屬,熔點(diǎn)640°C,沸點(diǎn)3234°C,原子序數(shù)94,屬周期系B族,半衰期86.4年由于其衰變時(shí)只放出α射線,而且自發(fā)裂變中子很少,安全又穩(wěn)定,所以才成為同位素電池最重要的核素。
但它并不是一種天然存在的同位素,1940年末,米國(guó)科學(xué)家西博格、麥克米倫等在米國(guó)用60英寸回旋加速器加速的16兆電子伏特氘核轟擊鈾時(shí)發(fā)現(xiàn)了钚-238。
現(xiàn)在工業(yè)用的钚238主要是用中子輻照镎237得到的,成本極其昂貴,而且產(chǎn)量很低。
平均每千克的價(jià)值超過(guò)1400萬(wàn)鎊……
比如米國(guó)毅力號(hào)火星車使用的钚238核電池,總重量只有4.8千克,造價(jià)卻有7000萬(wàn)鎊左右……而且米國(guó)到目前為止,總共生產(chǎn)的钚238也只有幾百千克而已……
然而世人沒(méi)有察覺(jué)到的是,現(xiàn)在霍克島钚238的生產(chǎn)成本,卻只有33萬(wàn)鎊/千克!
因?yàn)樗麄兏倪M(jìn)了钚238的生產(chǎn)技術(shù),材料由原本核反應(yīng)副產(chǎn)品镎237,改成了自然界中儲(chǔ)量比較豐富的鈾238……
至于鈾238哪里來(lái)的,霍克島本身就有鈾礦開(kāi)采,只不過(guò)目前產(chǎn)量不多……
不要小看這個(gè)小小的技術(shù)改進(jìn),它的詞條難度是300多萬(wàn)!……
擁有這項(xiàng)技術(shù)之后,霍克島生產(chǎn)的核電池,成本只有米國(guó)的四十分之一,米國(guó)造一個(gè)核電池,霍克島能制造同樣功率的四十個(gè),而且產(chǎn)量也大大提升,一個(gè)月就能產(chǎn)500千克……
這意味著什么?
這意味著霍克島在月球和火星等著陸探索中,可以幾乎不受黑夜的限制,長(zhǎng)期保持穩(wěn)定的供熱和供電!
是的,钚238核電池不但能提供電能,還能直接提供供熱,因?yàn)轭?38衰變本身就會(huì)釋放出能量,用這種能量發(fā)電的話,還要損失一部分能量,直接供熱的話,更劃算……
這也是霍克島敢提前搞月球基地的底氣所在,其實(shí)一直以來(lái),對(duì)米國(guó)來(lái)說(shuō),月球基地在技術(shù)都不是問(wèn)題,問(wèn)題出在成本。
月球基地和空間站不一樣,它是有黑夜的,而且黑夜非常漫長(zhǎng),足有14.77天,這也注定了太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備無(wú)法穩(wěn)定的為月球基地提供穩(wěn)定的供電,漫漫長(zhǎng)夜,零下一百多的溫度,如果不能提供足夠功率的電力,必然會(huì)將任何航天員凍死……
太陽(yáng)能電板使用更多的鋰電池儲(chǔ)存電能,或者自帶氫氣氧氣等燃料氧化劑進(jìn)行發(fā)電,理論上是可以解決這個(gè)問(wèn)題。
但成本卻高到無(wú)法接受,這可是月球!
由于月球比空間站所在的近地軌道距離藍(lán)星更遠(yuǎn),運(yùn)輸成本更高,以目前米國(guó)最強(qiáng)火箭運(yùn)載能力,一次也只能運(yùn)輸30-40噸,發(fā)射成本差不多是40億鎊……
鋰電池或者氫氧發(fā)電機(jī)之類設(shè)備,供電效率實(shí)在太低了,如果想要滿足月球基地夜晚的供電問(wèn)題,恐怕不發(fā)射個(gè)幾百次根本解決不了問(wèn)題……
而钚238核電池就完全不一樣了,雖然由于轉(zhuǎn)化率問(wèn)題,它能提供的電力功率其實(shí)也不高,但是它能長(zhǎng)期穩(wěn)定的直接提供大量熱能!
每克钚-238在衰變的過(guò)程中,自發(fā)產(chǎn)生的熱量可以產(chǎn)生0.6的電能,以及20倍左右熱量。
根據(jù)霍克島方面的計(jì)算,只需要差不多1000千克的钚238核電池,就可以保證一個(gè)5人核心艙的供電供熱需求!而且由于钚238的半衰期長(zhǎng)達(dá)86年,所以這個(gè)設(shè)備有效期可達(dá)10年以上!
如果按照米國(guó)的造價(jià),1000千克钚238核電池需要150億鎊左右,而且短時(shí)間內(nèi)很難造出來(lái),但按照霍克島的新技術(shù),1000千克钚238核電池,造價(jià)差不多只需要是3.3億鎊……再算上發(fā)射成本,米國(guó)1000千克的發(fā)射成本是1億鎊左右,Musk方面發(fā)射成本差不多是6000萬(wàn)鎊,霍克島差不多是3000萬(wàn)鎊……
總共就是3.6億鎊!
這個(gè)價(jià)格,對(duì)于太空探索來(lái)說(shuō),也已經(jīng)足夠便宜了,完全可以接受!
現(xiàn)在霍克島方面,最大的優(yōu)勢(shì),就是成本優(yōu)勢(shì)。
钚238的生產(chǎn)技術(shù),他們并沒(méi)有對(duì)外公開(kāi),外界也不知道他們已經(jīng)能夠?qū)⒊杀窘档饺绱酥汀?br/>
因?yàn)楹螢t打算,等后續(xù)產(chǎn)能提上來(lái)之后,可以賣(mài)一點(diǎn)出去,當(dāng)然是要高價(jià)賣(mài)。
缺錢(qián)啊!太空探索實(shí)在太燒錢(qián)了,短期內(nèi)還沒(méi)回報(bào),一般人都不愿意投資,也就石油土豪國(guó)愿意給他融點(diǎn)資,很多其實(shí)還是看在海水澹化設(shè)備的面子上……
一公斤賣(mài)個(gè)1000萬(wàn)鎊,米國(guó)、東國(guó)肯定搶著要,畢竟他們現(xiàn)在都遠(yuǎn)遠(yuǎn)供不應(yīng)求。直接買(mǎi)更便宜……
米國(guó)甚至要從對(duì)手露西亞國(guó)進(jìn)口钚238或者其生產(chǎn)材料镎237……
當(dāng)然,不能賣(mài)太多,賣(mài)太多的話,會(huì)引起米國(guó)的懷疑……
不過(guò)老這么擔(dān)心米國(guó)搞自己也不是事。
是時(shí)候提升一下霍克島的軍事實(shí)力了,起碼要讓米國(guó)不敢打自己……
雖然以現(xiàn)在霍克島小流盲級(jí)別的軍力,米國(guó)大概率也是不敢打的,倒不是說(shuō)打不過(guò),而是怕陷入戰(zhàn)爭(zhēng)泥潭。
而且再怎么說(shuō),霍克島也是郁金香國(guó)的海外自治領(lǐng),沒(méi)有合理的理由,也不方便出手。
不過(guò)不保險(xiǎn)?。∽约旱拿\(yùn),肯定還是要掌握在自己手里!
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第091章鈈238核電池免費(fèi)閱讀.