能用核能做手机电池吗？

Question

如题所述

Answer 1

你好，可以的。只是造价太高，寿命一般20年，比手机使用寿命长太多了。
核电池的概念早在上个世纪初便被提出，核电池并不是如字面意思上利用通常人们概念中的核反应（核裂变）生电，而是利用放射性同位素的衰变来产生能量。NanoTritium属于核电池中的非热转换型核电池，通过利用氢的放射性同位素氚的β衰变发射出的β粒子（高能电子）直接产生电流而发电。
一个典型的非热转换型核电池的结构示意图和样品如图所示：

包括一个放射源层（放射性同位素，常用的为氚），以及一个捕获层（半导体材料，常见的为p-n结二极管）。核电池工作原理如下图所示：

氚在β衰变中，原子核内一个中子转变为一个质子，同时释放一个电子，即β粒子。氚放出的高能电子束在穿过窗口通道后进入捕获层，在通过p-n结的有效区域期间，半导体材料内部电子将被β粒子激发到激发态，形成电子-空穴对，由于p-n结内部的内建电场作用，电子和空穴将被分离到p-n结两端，从而形成宏观电压。如果在p-n结两段形成回路的话就产生了电流。
由于这个机制类似于光生伏特效应（Photovoltaic），所以才用β衰变作为能量源的核电池也被称为贝塔伏特电池（Betavoltaic）。

目前比较成熟的非热转换型核电池技术可以达到6%到8%的能量转化效率，而氚电池最高的能量转化效率是2005年W. Sun做出的10%。核电池的能量损失主要集中在以下几方面：
1. 直接损失：放射性同位素向各个方向发射β粒子，但捕获层只能在一个有限范围内捕获电子
2. 自吸收：同位素材料层由于自身厚度的原因将自己发出的β粒子吸收，所以同位素层要做的很薄
3. 介质损失：β粒子在到达捕获层之前穿过介质时发生散射和中和，所以有些采用真空作为介质层
3. 背散射：这是限制核电池能量转化效率的主要因素，β粒子穿过半导体捕获层时在电极和半导体材料死区中的损失

Answer 2

从目前的核裂变和核聚变理论来看是不可以的，核反应有一个最小反应物质的质量要求。
体积（质量）过小是不会发生核反应的。