放射性同位素原子核衰變不斷發(fā)出射線，射線與物質(zhì)相互作用，可以將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能、電能或光能。

1．什么是原子電池

原子電池就是放射性同位素電池，也稱核電池。采用的誘發(fā)同位素主要有鍶-90，钚-238和釙-210。目前用得最多的是鍶-90和钚-238兩種原子電池。

自從1954年美國(guó)首先研制成釙-210原子電池（電功率0.0018瓦）以來(lái)，已研制成各種各樣的原子電池。原子電池的工作原理有兩種：一是將放射性同位素衰變產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成電能，這就是熱轉(zhuǎn)換型電池；二是將放射性同位素衰變放出粒子的動(dòng)能或它的次級(jí)效應(yīng)轉(zhuǎn)變成電能，這就是動(dòng)態(tài)換能型。目前研究最為成熟，并且已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用的是靜態(tài)熱電型電池，又稱溫差型原子電池。它是利用溫度變化產(chǎn)生電位差而發(fā)電。熱電偶轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，重量輕，性能穩(wěn)定，但轉(zhuǎn)換效率較低，只有5%~10%，這種電池功率比較小，只有幾瓦到幾百瓦。

原子電池不需陽(yáng)光照射，不受電磁干擾，可以在失重、強(qiáng)風(fēng)暴、極低溫等惡劣環(huán)境下工作，使用壽命長(zhǎng)，因此可用作人造衛(wèi)星、太空探測(cè)器的輔助電源。美國(guó)“阿波羅”月面試驗(yàn)站、“雨云號(hào)”氣象衛(wèi)星、“先驅(qū)號(hào)”木星探測(cè)器、“海盜號(hào)”火星登陸器，都安裝了钚-238同位素電池。

據(jù)2002年統(tǒng)計(jì)，美國(guó)在8顆人造衛(wèi)星、5艘登月飛船，9個(gè)探測(cè)器等22個(gè)航天器上，安裝了40臺(tái)钚-238同位素電池。钚同位素電池重量輕、壽命長(zhǎng)、安全可靠。月球上白天溫度高達(dá)102℃，晚上降到-150℃，晝夜高溫和嚴(yán)寒交替，變化幅度十分大，條件非常惡劣。而且，月亮上的夜晚要比地球上的夜晚長(zhǎng)14倍。美國(guó)“阿波羅”登月計(jì)劃中，在月球上設(shè)置了5臺(tái)钚-238同位素電池，為25臺(tái)儀器供電，使它們長(zhǎng)期維持正常工作。

原子電池受航天事業(yè)的推動(dòng)，取得了較大發(fā)展，主要表現(xiàn)在：一是功率有了較大提高，現(xiàn)在已出現(xiàn)近千瓦功率的原子電池；二是熱電轉(zhuǎn)換功率的提高。美國(guó)布什政府于2003年批準(zhǔn)的耗資近10美元的“普羅米修斯”計(jì)劃，其主要內(nèi)容之一就是發(fā)展新型高效率同位素電源系統(tǒng)。

2．長(zhǎng)壽電源

在地面上使用的放射性同位素電池，如氣象站、燈塔、航標(biāo)、極地觀察站，電源的體積和重量大一些無(wú)妨，人們常采用放射性同位素鍶-90作電源。

美國(guó)在南極曾設(shè)置過(guò)一個(gè)無(wú)人氣象觀察站，使用放射性同位素?zé)犭娕夹碗姵�，給鉛蓄電池充電。這套發(fā)電裝置總重量達(dá)850千克，連續(xù)運(yùn)行8年之久，沒(méi)有出過(guò)故障。

若用鎳-63做成原子電池，體積可以小到1立方毫米，可為微電子機(jī)械系統(tǒng)供電。這種電池送入人體中，可進(jìn)行不開(kāi)刀的手術(shù)；裝在航天器中，可實(shí)行長(zhǎng)期遙控指揮；做成盜聽(tīng)器，可非常隱蔽地搜集情報(bào)。鎳-63的半衰期為93年，發(fā)射純?chǔ)隆シ派湫陨渚�，易防護(hù)，可不間斷供電50年以上，這是一種很有前景的長(zhǎng)壽電源。

3．微型電源

心臟是人生命的發(fā)動(dòng)機(jī)。心律不齊或心動(dòng)過(guò)緩的人，不僅不能正常生活和工作，還可能危及生命。醫(yī)生常給這樣的病人裝上個(gè)心臟起搏器，這樣，人就不會(huì)感到難受也不用擔(dān)憂生命安全了。

心臟起搏器可用一種超小型放射性同位素電池作能源，功率不到千分之一瓦，以每分鐘60~70次速率給心臟電刺激，使心臟保持正常的跳動(dòng)。

原子電池心臟起搏器常用钚-238作能源，可使用約10年。前蘇聯(lián)領(lǐng)導(dǎo)人勃列日涅夫在1975年就安裝了原子電池心臟起搏器。