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現實中的鋼鐵俠電池

2024-08-16科學

紅金配色的戰甲是鋼鐵俠的象征,他胸口發光的「方舟反應爐」也令觀眾印象深刻。

方舟反應爐是戰甲的動力源,其並非電影獨創,在現實中,科學家們就制造了類似的能量裝置。

人造太陽

哪怕相隔1.5億千米,你也能感受到太陽釋放的光和熱。太陽之所以擁有源源不絕的能量,靠的是內部發生的核融合——兩個較輕的原子核結合成一個更重的原子核的反應,在此過程中,原子核會失去一部份品質,並轉化為巨大的能量。

核融合不是恒星的專利,自80多年前,科學家就開始研究可控核融合技術。鋼鐵俠的方舟反應爐就是一種核融合反應堆,在現實中,人們已建成了數座核融合實驗反應爐。

但啟動反應爐需要大量電力,因為只有達到非常高的溫度和壓力,才能把互相排斥的原子核擠到一起,引發核融合。目前,反應爐仍然「入不敷出」,消耗的能量比融合釋放的能量還多,預計要到2050年,才能實作以核融合作為能源。

核子動力心臟

反應爐也比方舟反應爐大得多,目前最小的反應爐直徑將近1公尺,重達上百噸,現有的技術無法把反應爐縮小到方舟反應爐的尺寸。

盡管無法為戰甲供能,但現實裏的裝置能實作方舟反應爐的另一項功能:保護心臟。

鋼鐵俠曾遭遇襲擊,體內留有子彈碎片,他的胸口安裝了一塊電磁鐵,由反應爐供電,將胸腔內的彈片吸附住以免它們刺入心臟。在現實中的1970年,一些醫療器械制造商開發出了核子動力心臟起搏器。

衰變能量

起搏器可以向心臟發送電訊號,幫助心臟病患者維持正常的心跳。核子動力起搏器的特殊之處在於,它的「電池」是鈈(bù)-238、鉕(pǒ)-147等放射性同位素。

就像山坡上的球會滾到低處一樣,放射性同位素的原子核處於高能的不穩定狀態,會持續放出粒子和能量,使核變得更穩定,這被稱為「衰變」。衰變輸出的能量不多,但極為耐用,使得核子動力起搏器可以工作超過40年,患者終生都不需要更換電池。

壽命太長被淘汰

然而,這些電池毒性很強,萬一接觸到血液,可能使患者死於放射病;為了避免風險,核子動力起搏器也被裝上了厚厚的遮蔽層,變得大而笨重。而且電池的壽命可能比患者還長,患者去世後電池仍有放射性,需要專門回收處理。如今,起搏器通常用鋰電池供電,其能工作5~10年,醫生會為患者定期檢查,電量不足時便進行手術更換新的起搏器。

放射性同位素電池則被套用於太空探測器、深海裝置或偏遠地區的傳感器中。在它的幫助下,人類1977年發射的航天器至今都能向地球傳回訊號。