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钚-238的太空“微”生活

宁佳彦  经济导报

        在“好奇”号发电机中使用的钚-238与用于核武器中的燃料不同,不会发生核爆炸。除非发生破碎,成为细微的碎屑或者蒸发,然后被人们吸入或吞下才会造成伤害 



        亲爱的人类:你们好!伴随着“好奇”号登上火星,我声名鹊起。有谁能像我一样在灰尘密布的环境下依然踏实工作呢?要知道你们得把太阳能板造的面积远远超过“好奇”号火星车“甲板”,才能够产生足够的电。美国乔治华盛顿大学航天学专家JohnM.高度评价了我的重要性:“也就只有钚-238才能完成预定任务。”

        我知道,我的同位素“家族”让你们感到难以琢磨。1945年投掷到日本长崎的原zi弹升起的蘑菇云是钚-239力量的展现,而今天美国民众为我给探测火星的“好奇” 号提供动力而欢呼。其实,这并不矛盾,你们的爱恨与我们“家族”无关,是你们的选择决定的,我们还是1940年刚被发现的老样子:银白色、有毒,接触空气后容易锈蚀、氧化,易裂变的放射性元素在人工制造时依然会产生污染。

        向你们介绍一下我的工作吧。其实,这并不是我第一次踏进太空了。美国国家航空航天局将我广泛地应用于太阳系的探测活动中,早在飞往月球的阿波罗项目里就有我的身影。我的本次任务是,通过一台多任务放射性同位素热电发生器为“好奇”号火星车提供动力。我的工作场所不算豪华,是一个直径约64厘米、长66厘米、重量为45公斤的发电机。这台发电机本质上是一块核电池,它可以将热能转化为电能,主要包括两个部分:一个装填钚-238二氧化物的热源和一组固体热电偶——能将我产生的热能转化为电力。核电池内还包含4.8公斤的钚氧化物,可以提供稳定的热能,能为两块锂离子电池充电,确保当设备运行短时间内超出发电机功率时,“好奇”号火星车仍然可以应对此类峰值用电负荷,让“好奇”号熬过火星漫长的冬季。虽然都是提供核动力,但我与核电站的发电原理完全不同。核电站是利用核能释放热能,由热能转为蒸汽能,再到机械能,最后转化成电能。这个转变方式需要有冷源,业内把这称为卡诺热机循环。而我的工作原理是塞贝克效应,我效力的核电池利用产生的热能直接连接热电偶,当存在温度差异时,两种物质间就存在电压差。只要持续保持这个温度差异,两极间就存在电压差,就可以发电。

        当然,我也能理解你们对我心怀畏惧,以我为原料制作的核电池可以提供长达数十年的电力,但其放射性要比用于制造核武器的钚-239高上数百倍左右,毕竟谁也不愿意核物质天天在头顶上飞着,何况我的半衰期长达88年,一旦发生污染,将在很长时间内对污染区域产生辐射威胁,在自然作用下很难消除影响。但是你们可以放心的是,在“好奇”号发电机中使用的我与用于核武器中的燃料不同,我可不会发生核爆炸。除非我发生破碎,成为细微的碎屑或者蒸发,然后被你们吸入或吞下才会造成伤害。如果“好奇”号的发射出现意外,你们可能遭遇的核辐射剂量约为5-10毫雷姆,相当于大约一周内人体所受到的自然背景辐射值,而一般人每年会受到大约360毫雷姆、来自自然界的背景辐射。不过,不能把我直接应用于原zi弹并不意味着科技手段不能把我变成钚-239。这也是我与军事人员和科技人员打交道更多的主要原因。

        目前,我主要通过心脏起搏器与你们亲密接触。心脏起搏器的电源体积比1节2号电池还小,重量仅100多克。只需要150毫克的我即能保证心脏起搏器在体内连续工作10年以上。现在,越来越多的人在考虑将我应用于微型电动机械、手机等电子产品和电动汽车。请耐心等待我以更好的形式走进你们的生活。明年,我还将随“嫦娥三号”登月。相信你们更愿意在和平利用核能的技术里感知我,而不是通过战争武器,不是吗?我也希望能带给你们更多的方便。
        为你们效力的钚-238

        (本文系记者以第一人称拟人化采写)