同位素溫差發(fā)電機(jī)

同位素溫差發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)01工作原理發(fā)電機(jī)術(shù)語(yǔ)發(fā)電機(jī)的類型發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)電機(jī)的種類發(fā)展歷史目錄0305020406基本信息放射性同位素溫差發(fā)電器是將放射性同位素的衰變熱利用塞貝克效應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的一種高生存力的致密能源，是月球表面和深太空探測(cè)以及偏遠(yuǎn)地帶用電可供選擇的最佳電源。塞貝克效應(yīng)是一種熱電效應(yīng)，在一定溫度下，材料本身會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。工作原理工作原理“放射性同位素溫差發(fā)電器”也被叫做“核電池”或“原子能電池”。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。一塊摻雜過(guò)的半導(dǎo)體材料存在溫度梯度時(shí)，溫度高的地方的載流子（電子或空穴）的能量更高，且運(yùn)動(dòng)速度更快。高溫區(qū)與相對(duì)低溫區(qū)內(nèi)載流子運(yùn)動(dòng)速度的差異會(huì)導(dǎo)致載流子從溫度高的區(qū)域擴(kuò)散到溫度低的區(qū)域。因?yàn)檩d流子是帶電的，所以當(dāng)一定數(shù)量的載流子擴(kuò)散之后，半導(dǎo)體溫度梯度存在區(qū)域會(huì)形成由載流子擴(kuò)散產(chǎn)生的電場(chǎng)。并且該電場(chǎng)會(huì)阻止載流子進(jìn)一步的擴(kuò)散，因此當(dāng)溫度梯度一定時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（與載流子擴(kuò)散速度有關(guān)）后，該電場(chǎng)也將穩(wěn)定存在。宏觀來(lái)看，當(dāng)摻雜過(guò)的半導(dǎo)體熱的一面與冷的一面存在溫度差時(shí)，這兩面也會(huì)產(chǎn)生正比于溫度差的電勢(shì)－差溫差電動(dòng)勢(shì)。放射性同位素溫差發(fā)電器的熱源是放射性同位素。它們?cè)谕懽冞^(guò)程中會(huì)不斷以具有熱能的射線的形式，向外放出比一般物質(zhì)大得多的能量。這種很大的能量有兩個(gè)令人喜愛(ài)的特點(diǎn)。一是蛻變時(shí)放出的能量大小、速度，不受外界環(huán)境中的溫度、化學(xué)反應(yīng)、壓力、電磁場(chǎng)的影響，因此，放射性同位素溫差發(fā)電器以抗干擾性強(qiáng)和工作準(zhǔn)確可靠而著稱。另一個(gè)特點(diǎn)是蛻變時(shí)間很長(zhǎng)，這決定了核電池可長(zhǎng)期使用。放射性同位素溫差發(fā)電器采用的放射性同位素來(lái)主要有鍶－90（Sr－90，半衰期為28年）、钚－238（Pu－238，半衰期89.6年）、釙－210（Po-210半衰期為138.4天）等長(zhǎng)半衰期的同位素。將它制成圓柱形電池。發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)第一個(gè)钚－238同位素電池已在中國(guó)原子能科學(xué)研究院誕生了，同位素電池的研制成功填補(bǔ)了我國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)在該研究領(lǐng)域的空白，標(biāo)志著我國(guó)在核電源系統(tǒng)研究上邁出了重要的一步。同位素電池是利用放射性同位素衰變過(guò)程釋放的熱能，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。同位素電池在美、俄等國(guó)已實(shí)際應(yīng)用，用于航天器的能源供應(yīng)。隨著我國(guó)空間探測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展以及未來(lái)深空探測(cè)的需求，為我國(guó)航天器提供穩(wěn)定、持久的能源已提到議事日程上來(lái)，作為迄今為止航天器儀器、設(shè)備最理想供電來(lái)源的同位素電池成為航天技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，掌握同位素電池制備的一系列關(guān)鍵技術(shù)并具備自主研制生產(chǎn)能力顯得尤為重要。2004年，原子能院同位素所承擔(dān)了“百毫瓦級(jí)钚－238同位素電池研制”任務(wù)，在兩年時(shí)間里要完成總體設(shè)計(jì)和一系列相關(guān)工藝研究，研制出樣品。同位素所和協(xié)作單位并按制定的研究方案開(kāi)展了大量的模擬實(shí)驗(yàn)、示蹤實(shí)驗(yàn)、熱實(shí)驗(yàn)等工作。最終檢測(cè)表明電池性能完全達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)要求，輻射防護(hù)檢測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)均符合國(guó)家安全要求。中國(guó)第一個(gè)钚－238同位素電池誕生了。我國(guó)第一個(gè)钚－238同位素電池的研制成功是我國(guó)在核電源系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重大突破，為繼續(xù)探索、開(kāi)發(fā)空間能源打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。發(fā)電機(jī)術(shù)語(yǔ)發(fā)電機(jī)接地怠速控制點(diǎn)火線圈永磁發(fā)電機(jī)歐姆010302040506發(fā)電機(jī)術(shù)語(yǔ)相位電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)額定速度額定電壓后軸承支架整流器010302040506發(fā)電機(jī)術(shù)語(yǔ)逆變器繼電器電阻轉(zhuǎn)子單相定子010302040506發(fā)電機(jī)術(shù)語(yǔ)發(fā)電機(jī)能把其他能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿脑O(shè)備的總稱。所產(chǎn)生的電能可以是直流電（DC）也可以是交流電（AC）。接地是指電路與大地之間或與某些和大地相通的導(dǎo)電物體之間（有意或意外）的連接。怠速控制一種可直接根據(jù)電氣負(fù)載對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速進(jìn)行控制的系統(tǒng)。點(diǎn)火線圈為火花塞提供直流電壓的器件。永磁發(fā)電機(jī)一種帶有永久磁鐵的交流發(fā)電機(jī)，用于產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火所需要的電流。歐姆電阻的單位。1伏特電壓可以使1安培電流流過(guò)1歐姆電阻。相位交流電的振幅或量值均勻、周期性的變化。三相交流電由三個(gè)不同的正弦波電流組成，相互之間的相位差均為120度。電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)該系統(tǒng)可以把您的發(fā)電機(jī)安全地接入到您的家庭用電系統(tǒng)中。額定速度機(jī)組的設(shè)計(jì)工作速度（每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)）。額定電壓一套引擎發(fā)電機(jī)組的額定電壓是其設(shè)計(jì)的工作電壓值。后軸承支架一種鑄件，用作轉(zhuǎn)子軸承外罩。轉(zhuǎn)子軸承支持轉(zhuǎn)子軸。整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的器件。逆變器是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220v50HZ正弦或方波）。繼電器一種電動(dòng)開(kāi)關(guān)，通常用在控制電路中。與電流接觸器相比，其觸點(diǎn)只能通過(guò)較小的電流。電阻對(duì)電流的阻力。轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)元件。單相一個(gè)交流負(fù)載或電源，通常情況下，如果是一個(gè)負(fù)載，則只有兩個(gè)輸入端子，如果是一個(gè)電源，則只有兩個(gè)輸出端子。定子電機(jī)的靜止部分。振動(dòng)支架位于發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)與機(jī)架之間的橡膠器件，可以最大限度地減輕振動(dòng)。伏特電動(dòng)勢(shì)的單位。把單位電動(dòng)勢(shì)恒定地作用在電阻為1歐姆的導(dǎo)體上，將產(chǎn)生1安培電流。電壓電位差，單位用伏特表示。穩(wěn)壓器該設(shè)備通過(guò)控制激勵(lì)轉(zhuǎn)子的直流電量，自動(dòng)地使發(fā)電機(jī)電壓保持在一個(gè)正確值上。瓦特電源功率的單位。對(duì)于直流電，它等于伏特乘以安培。對(duì)于交流電，它等于電壓有效值（伏特）乘以電流有效值（安培）乘以功率因數(shù)乘以一個(gè)常數(shù)（其值取決于相數(shù)）。1千瓦－1000瓦特。繞組發(fā)電機(jī)的所有線圈。定子繞組由若干個(gè)定子線圈及其互聯(lián)線路組成。轉(zhuǎn)子繞組由轉(zhuǎn)子磁極上的所有繞組及接線組成。發(fā)電機(jī)的種類發(fā)電機(jī)的種類發(fā)電機(jī)的種類有很多種。從原理上分為同步發(fā)電機(jī)、異步發(fā)電機(jī)、單相發(fā)電機(jī)、三相發(fā)電機(jī)。從產(chǎn)生方式上分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)、汽油發(fā)電機(jī)等。從能源上分為火力發(fā)電機(jī)、水力發(fā)電機(jī)等。發(fā)電機(jī)的類型發(fā)電機(jī)的類型由于一次能源形態(tài)的不同，可以制成不同的發(fā)電機(jī)。利用水利資源和水輪機(jī)配合，可以制成水輪發(fā)電機(jī)；由于水庫(kù)容量和水頭落差高低不同，可以制成容量和轉(zhuǎn)速各異的水輪發(fā)電機(jī)。利用煤、石油等資源，和鍋爐，渦輪蒸汽機(jī)配合，可以制成汽輪發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電機(jī)多為高速電機(jī)(3000rpm)。此外還有利用風(fēng)能、原子能、地?zé)?、潮汐等能量的各類發(fā)電機(jī)。利用柴油、汽油等資源作為能源的柴油、汽油發(fā)電機(jī)用得比較廣泛。此外，由于發(fā)電機(jī)工作原理不同又分作直流發(fā)電機(jī)，異步發(fā)電機(jī)和同步發(fā)電機(jī)。在廣泛使用的大型發(fā)電機(jī)都是同步發(fā)電機(jī)。發(fā)展歷史發(fā)展歷史1832年，法國(guó)人畢克西發(fā)明了手搖式直流發(fā)電機(jī)，其原理是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)永磁體使磁通發(fā)生變化而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并把這種電動(dòng)勢(shì)以直流電壓形式輸出。1866年，德國(guó)的西門子發(fā)明了自勵(lì)式直流發(fā)電機(jī)。1869年，比利時(shí)的格拉姆制成了環(huán)形電樞，發(fā)明了環(huán)形電樞發(fā)電機(jī)。這種發(fā)電機(jī)是用水力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的，經(jīng)過(guò)反復(fù)改進(jìn)，于1847年得到了3.2KW的輸出功率。1882年，美國(guó)的戈登制造出了輸出功率447KW，高3米，重22噸的兩相式巨型發(fā)電機(jī)。美國(guó)的特斯拉在愛(ài)迪生公司的時(shí)候就決心