1973 年，一名 20 歲的美國女性在體内植入了一顆心髒起搏器。靠着這顆起搏器，她從青春步入暮年，從 20 世紀來到新世紀。
截止到 2007 年，她的起搏器已經工作了 34 年（現狀未知）。
從未更換，從未斷電。
這顆起搏器的商品名爲 Numec NU-5，通過将内部原料産生的熱量轉換爲電能來工作。
什麽原料呢？钚 -238，具有放射性，它的同位素——钚 -239，被用來造核彈。
這名女性也成了世界上爲數不多的搭載 " 核動力裝置 " 的心髒病人。
此外，由于钚 -238 的半衰期有 88 年，即便這名女性有幸活到了 100 歲，她的起搏器裏依然還有一半以上的钚，足以驅動起搏器的正常運作。
有人該問了：半個世紀前就有靠核能工作的小型設備，核電站也有七十多年的曆史了，我們什麽時候才能在日常生活中用上 " 永不斷電 " 的核電池？
那樣的話，手機再不用天一充，新能源汽車也沒有續航焦慮了。
在人民群衆對這類電池飽含期待但又隻能等待的日子裏，不久前（1 月 8 号），網上突然出現了一條令人頗爲興奮的新聞：一家名爲 " 北京貝塔伏特新能科技 " 的公司宣布自己研制出了民用級别的原子能電池。
在官方通告裏，他們聲稱這種和一顆硬币差不多大的方塊電池能穩定供電 50 年，無需充電，無需維護。
可滿足航空航天、AI 設備、醫療器械、微機電系統、高級傳感器、小型無人機和微型機器人等長續航多場景下的電力供應。
這款令該公司引以爲傲的産品名爲 BV100，是一個電壓 3V，尺寸爲 15×15×5 立方毫米的微型核能電池。
雖然看起來就是顆外形不走尋常路的紐扣電池，但報道中 " 成功實現原子能電池的微型化、模塊化和低成本，開啓民用化的進程 "；
" 标志着中國同時在原子能電池和第四代金剛石半導體兩個高新技術領域取得颠覆性創新 "" 遙遙領先歐美科研機構和企業 " 等自信豪邁的言論着實給人以不明覺厲之感。
難道核電池也像 2022 年的 AI（ChatGPT）一樣，突然就高歌猛進實現突破了？
爲了解答這個疑問，咱們必須要好好盤一盤這篇報道，看看他們到底做了什麽。
根據官方發布的實物圖，這顆電池上的核輻射标志以及 "Lifetime 50+ Years" 的字樣的确表明着自己的獨特身份——穩定長壽的核電池。
既然是核電池，那得有放射性核原料吧。那它用的是什麽原料？钚 -238 嗎？
不！它用的是鎳的放射性同位素——鎳 -63（28 個質子，35 個中子）。
鎳是一種常見的金屬材料，常被用來制造合金（如鎳鋼）、變阻器、蓄電池等。
作爲鎳的兄弟，鎳 -63 每時每刻都在産生輻射，它雖然不能被用來制造合金等日常用品，但卻可以被用在敏感電子設備的保險裝置中，如電湧保護器。
從物理性質來看，鎳 -63 也算得上是類理想的核電池原料。
首先，鎳 -63 的半衰期有 100 年。
100 年後，BV100 中還有一半的鎳在發揮放射性作用，因此，鎳 -63 是能滿足核電池的長壽要求的。
其次，鎳 -63 的輻射過程是其中的一個中子變成一個質子和一個電子後，鎳 -63 變成銅的穩定同位素——銅 -63。
報道中也明确了這一點：原子能電池環境友好性，在衰變期後 …… 不具有放射性，對環境不構成任何威脅或污染。
那麽，作爲電池的核心，鎳 -63 是如何發揮作用的呢？
根據報道中的描述，公司開發了一種厚度僅爲 10 微米的單晶金剛石半導體，并制造出了 2 微米厚的鎳 -63 薄片，當把鎳 -63 放在兩個金剛石半導體之間後，便會産生躍遷電流。
雖然描述比較簡單，但細想一下，這其實和光伏發電的原理比較類似。
鎳 -63 輻射産生的電子射入外層金剛石半導體的過程，就如同陽光射到光伏矽片。
輻射電子（光子）轟擊半導體中受束縛的價電子後，能在其中産生可以自由移動的電子—空穴對。
移動的電子和空穴在 PN 結——鎳 -63 兩側的金剛石半導體之間——形成電勢差。
當給電池上施加負載時，自由電子将從 P 型側流入 N 型側。穿過外部電路後再返回到 P 側與它們留下的空穴重新結合。
電子流動的過程便是電流産生的過程，也就是核輻射能轉化爲電能的過程。
輻射是源源不斷的，電流也自然是連綿不絕的（50 年以上）。
由于這類電池直接依靠輻射出的電子，也就是貝塔粒子來發電，因此也被稱爲貝塔伏特電池。
你沒看錯，這個公司的名字就是照着研發的電池類型取的。
貝塔伏特電池并不是個新概念，早在上世紀 60 年代，它就已經被應用到了心髒起搏器上。
不是開頭所說的、靠核輻射發熱轉電的钚 -238 起搏器，而是以另一種半衰期隻有 17.7 年的放射性同位素钷 -145 爲原料的心髒起搏器。
然而，随着更爲安全且價格低廉的锂電池出現，核起搏器也于 1988 年退出了曆史舞台。
而自那之後，幾乎不見（民用）核電池有任何發展。
直到 2009 年，美國一家名爲 Widetronix 的公司研發出了一種核電池，原料不是鎳 -63，而是核聚變的燃料、氫的同位素——氚。
他們的願景是将貝塔伏特電池商業化，但遺憾的是，後續消息不多，他們的官網也在 2013 年停止了更新。
時光匆匆來到 2018 年，俄羅斯科學家制造出了一種新型的核電池，成果以論文的形式發表在了學術期刊 Diamond and Related Materials 上，所采用的技術方案是金剛石 + 鎳 -63。
而研究成果之一，便是确定了核電池的最優結構：2 微米厚的鎳 -63 薄片夾在 10 微米厚的金剛石半導體之間時，發電效果最好。
後來，他們造出了一顆包含 200 層金剛石—鎳 -63 —金剛石夾芯結構的原型電池，實現了約 1 微瓦的功率輸出，很小，但也足夠爲心髒起搏器提供動力了。
很明顯，貝塔伏特公司在開發核電池時，所走的就是俄羅斯科學家提出的技術路線。而且，連材料的尺寸都一模一樣：2 微米厚的鎳 -63、10 微米厚的金剛石半導體。
當然我這麽說并不是我想噴他抄襲或者原創度不高什麽的。
因爲國際學術圈還是非常開放透明的，俄羅斯科學家的成果世人皆可見，如果鎳 -63 核電池的最優結構真如他們所描述的那樣，在無專利限制的情況下，其他人當然可以大方采用。
真正的問題在于，造出 BV100 電池的功率隻有 100 微瓦（萬分之一瓦），雖然比之前用于起搏器的 1 微瓦功率大了不少，但也不能說打開了什麽嶄新的局面。
不過他們在報道中寫道：計劃 2025 年推出功率爲 1 瓦的電池；計劃繼續研究采用锶 90、钷 147 和氘等同位素，研制更高功率、使用壽命 2 — 30 年的原子能電池；可以讓一部手機永不充電，現在隻能飛行 15 分鍾的無人機可一直飛 ……
這就有點意思了，希望這一天盡快到來，别的不說，如果我軍的偵查無人機能一直在天上飛不用下地，這還是非常有戰略意義的。
可是，一旦我們考慮把它用到手機之類的民用領域，就又産生了一個不可忽視的問題：無論是以钚 -238、氚、還是鎳 -63 爲原料，核電池燃料成本實在是太高了。
自然界隻有極微量的钚存在于鈾礦石中，實驗或武器用的钚幾乎都是通過中子轟擊鈾 238 的核反應獲得的，産量極低。
2013 年之前，美國 NASA 一直從俄羅斯購買钚 -238，用于航天器上的放射性同位素電力系統（RPS）。
購買價格是多少呢？
250 萬美元 / 公斤。按今天的彙率算，約合 18000 元 / 克，是黃金價格的将近 40 倍。
2013 年之後，由于俄羅斯的核工業重組，爲了滿足需求，美國必須要重啓生産線，自己制造钚 -238。
美國能源部給自己定下了一個小目标——年産 1.5 公斤的氧化钚。看起來的确不多吧，但直到 10 年後的 2023 年，他們一年的總産量也隻有 0.5 公斤。
看來老美舉國之力，也造不出幾台用核電池的 iPhone 啊。
實際上，在核電起搏器昙花一現的 1970-1988 年，隻有 139 人植入過它。原因除了大衆心存對 " 核 " 的芥蒂外，當然就是高昂的售價啦。
在上世紀 70 年代，那款名爲 Numec NU-5 的心髒起搏器的售價就高達 5000 美元，那可是放開印錢之前的美金啊。
而自然界不存在的鎳 -63 同樣不符合物美價廉的需求。
根據 2019 年的一篇論文數據，一克鎳 -63 的制造成本高達 4000 美元，約合 28600 元，比钚 -238 還貴。
因此，想要将核電池普及到民用水平，一個首要的前提便是找到價格低廉的核原料。
但以我對元素周期表的了解來看，這種廉價的自發對外進行大功率輻射的物質，似乎并不存在。
有朝一日，如果這種電池真的被安裝在了某個電子産品上，那玩意兒一定很貴吧。
