你有想象过一块可以持续使用几十年，不用充电，也不用更换的电池吗？

这样天方夜谭般的设想，也许正在被人类实现。

7月18日，俄罗斯《劳动报》网站报道称：俄罗斯国立核能研究大学——莫斯科工程物理学院激光和等离子体技术学院的科学家们研制出了一种以钚同位素为原料的小型核电池原型。

电池的寿命与该同位素的半衰期等长，将在87年内持续提供500瓦的电池功率，进行安全稳定的电能供应。

如果这样超长续航的电池成功量产并投入应用，将大大减少人类对传统能源的依赖，甚至颠覆我们对生活的认知。

核电池竟有如此大的威力，究竟是怎样的一种存在？

“核衰变”的力量

人类对核能的研究和运用由来已久，自从19世纪末核能被发现，一个多世纪以来年来核技术的研究可以说是突飞猛进。

一提起核能，可能很多人首先想到的就是原子弹氢弹爆发所带来的毁天灭地的末日景象。

实际上，原子弹氢弹的作用原理，分别对应着核裂变与核聚变两种核能释放方式，还有一种相对温和的、危险性小的核能获取方式，就是核衰变。

核衰变，是不稳定的原子核持续不断地放射出带电粒子及电磁波形式的能量，通过放射的过程来达到自身的稳定的一种现象。

人们在发现核衰变现象后，结合电池的工作原理，制造出了能够源源不断释放电能的核电池。

电池是一种能量转化、储存与释放的装置，通过物质的反应，将物理能或者化学能转化为电能。

而核电池正是核电池是物理电池的一种，又叫同位素电池，利用了核衰变的特点，将放射性物质衰变释放出的带电粒子聚拢起来，通过半导体换能器将这些能量转化为稳定的电能。

核电池的外观与我们生活中常见的干电池相似，都呈圆柱体。最外面是一层金属壳，用于保护内部电池结构并起到散热的作用，然后是防辐射的屏蔽层，用以隔绝射线。

屏蔽层内部是一个巨大的热量传导与能量转换场所，其核心热能是中央密封的放射性同位素源。

同位素衰变放射出带电粒子与电磁波辐射，产生热量，热量接触到由性能优异材料所构成的固态半导体转换器，从而产生温差电势使电子流动，转化为电能输送出去。

1959年，世界上第一颗核电池在美国诞生，人们很快发现了核电池超越传统电池的巨大优势：

一是具有对外部环境的高适应性，电池内部核心的放射性同位素在衰变中产生的能量不受外界环境干扰，不论温度、压力、磁场还是化学反应都不会影响放射能量的大小、速度与稳定性。

更重要的是，放射性同位素的核衰变的周期一般很长，因此，相比于传统干电池、锂电池，核电池能使用更长的时间，大大减少了更换电池所需要的时间、人力与物力成本。

核电池为我们带来了什么？

核电池的优异性能被科学家们看中，近半个世纪以来，核电池的技术得到了飞速发展，主要被应用到了航天与军事领域。

上世纪中叶，核电池在浩瀚宇宙中完成了它最初的开拓。

1961年美国的探险者1号导航卫星首次将核电池带入太空，直至十年后，地球依然可以清晰地接收到它发射出的卫星信号。

航空航天领域的探索对于对于航行耐久度的要求是至关重要的，太空飞行所用的电池要尽可能地减小体积、减轻重量，延长使用寿命，更要承受住宇宙中极端环境条件的考验。

核电池就能够以其自身特点太空飞行提供长期供电，不必像太阳能电池受距离与宇宙射线的影响，可以支撑更持久、更长远、更稳定的太空探索。

20世纪以来，美国发射的多艘地球卫星、宇宙飞船与空间探测器与等都使用了核电池作为电源。

如1969年，成功登月的阿波罗 11号飞船上就安装了两个以钚元素为燃料的核电池，热功率为15瓦。

1975年，火星探测器海盗船1号在在佛罗里达的堪培拉海角发射，经过近一年的航行成功在火星地表完成无人着陆，此次探测器上也携带了两个热功率为30瓦的核电池。

我国首次在携带核电池上太空是在2013年12月14号着陆月球表面的嫦娥三号探测器上，用以支持探测器的移动、探索工作和与地球之间的正常通讯，并保证探测器与着陆器能够抵御月表极寒的温度。

在军事方面，核电池可以作为水下监听系统的电源使用，工作几十年也不需要维修或更换。

在缺少光源的深海以及环境恶劣的极地等地区，核电池也能够以自身稳定的输出功率和极长的使用寿命来提供持续不断的电源，减少了更换与维修的技术困难。

此外，在医学领域，核电池也有着极其重要的用途。

1970年5月，法国的两位医生研制出世界上第一台核能心脏起搏器，并成功安装在一位患有心肌病的病人身上。

如今的医学已经制造出了以核电池为电源的小型心脏起搏器，配备的核电池重量仅100多克，体积比2号电池还要小，这种小型起搏器可以直接植入体内，使用寿命通常在15年左右。

在当今，全球每年就有超过60万的人接受核电池心脏起搏器的植入。

曾有一项长达三十多年的跟踪研究，目标群体是从1973年至1987年的139名植入了核电池心脏起搏器的患者，直到2006年，这些核动力起搏器仍在一些患者的身体中孜孜不倦地工作，维持着他们的生命。

未来畅想——以年为单位续航的可行性？

核电池优于普通电池的使用寿命使得各国科学家们从未停下对它研究的脚步，尽可能地探索核电池使用寿命的极限。

电力的续航不仅是太空事业与军事领域的重中之重，与每个人日常生活的便捷度也不可分割。

由此，人们产生了对核动能汽车与微型核电池手机的展望。

现今的汽车大多使用化学电池，体积庞大，周期较短，3至4年就需要更换一次，新能源汽车的电池使用寿命在8到10年左右，但更换的成本极其高昂，且更关键在于现有的补能方式存在诸多不便。

不少科学家们都提出了将核电池应用到汽车上的设想，如果这项发明成功问世，一辆可以行驶几十年都不用充电与维修的汽车，将会给我们的生活带来多大的便利？

同样，人们对智能手机的依赖也日渐加深，每日的衣食住行几乎无一不需要用到手机，高强度的电量消耗使得手机的续航时间已经越来越不能满足我们日常生活的需要。

在满大街寻找充电桩的时候，想必很多人都梦想过能够拥有一款一辈子都不用充电的手机，可以毫无后顾之忧地畅快出行。

在20世纪初，美国科学家就曾为这个梦想研制出了一种能够放进手机里的微型核电池。

往常应用于太空和军事领域的核电池都有一定体积大小，因为用于吸收同位素衰变释放的带电粒子的半导体，经过长期辐射也会受损，于是半导体的体积一定要足够大到能承受住整个周期的辐射，因而很难做成小型的手机电池。

科学家们由此想到将半导体由固体换成液体的方法，用这种方法研制出的核电池只有纽扣大小，直径在1.95厘米，厚度仅有1.55毫米，可谓是小小身体，大大能量。

复杂的现实困境

然而，事实真的如此简单吗？

对未来的展望永远是美好的，核电池之所以在航空与军事领域之外没有得到广泛运用，存在诸多现实原因：

现有的科学技术所研制出来的核电池只能算作初代核电池，受限于半导体转换器的材料性能，元素衰变所产生的能量几乎有80%无法被转化。

想要获得更大的功率，要么加大电池的体积，要么选择单位能量更高的放射源，而不论哪种方式，都会伴随更高的辐射。

而且，不同用途的电池对同位素的要求甚为苛刻，虽然自然界存在的与人造的放射性同位素种类已经很多，但由于放射类型、功率大小与半衰期的不同，很难匹配到能够完美符合要求的同位素。

即便解决了上述困难，电池原料的造价依然是不得不正视的问题，如今核电池最常使用的钚、钋都是很难获得的原料，高昂的成本也导致核电池尚且无法投入社会生活领域广泛使用。

此外，公众的接受度也是影响核电池研发进展的重要因素，核能知识的普及度不高，许多人对于核动能、核电池的安全性依然存在着普遍的担忧，闻“核”字如同面临洪水猛兽。

实际上，核电池与核反应堆完全是两种工作原理。

核反应堆的原理是利用核裂变产生能量，中子撞击裂变材料，释放出大量能量并产生额外的中子，这些新增加的中子再通过撞击裂变材料不断重复这个过程。

核反应堆利用这种链式反应产生的热量加热水体，通过水蒸气产生的推力推动涡轮机制造电能，我们常听闻的核电站、核动力航母与核潜艇就是通过这种方式发电。

核反应堆能够能够产生大量电能，但是，高收益也意味着高风险，不仅发生事故所造成的后果极其严重，产生的核废料处理起来也相当耗时耗力。

而温和的核衰变反应则没有这么大的危害，体积小、稳定性强，可靠性与安全性都更高。

但是，在核电池没有广泛投入到民用领域的当下，对核电池安全性能的评估检测仍然需要一个长期的观察过程，核电池一旦出现破裂损坏，内部的放射性元素泄露出来，由于毒性的不同，若无法及时做好防护，也会对人体造成伤害。

综上而言，核电池的应用在目前来看仍是一把双刃剑，这些设想与我们生活的距离似乎仍在遥远的时间之外。

俄罗斯国立核能研究大学的教授安德烈·库兹涅佐夫声称，他们所研制出的这种核电池可能在未来五六年内投入量产。

那么，这次小型核电池的研发成功是否能突破核电池应用领域存在的难关？会是核电池技术的一次飞跃式发展吗？这些问题，也只能交给专业领域的科学家们，用时间来检验了。