冥王星探測器「新視野號」搭載的「放射性同位素熱電產生器」是一種什麼電池技術？

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人類首顆冥王星探測器蘇醒已航行9年48億公里(圖)_鳳凰資訊

新視野號上載有七種儀器，包括紅外線和紫外線光譜儀、多色相機、高解析度望遠鏡相機，和塵埃探測器等。科學家說，這些儀器運作時所需的電能來自一放射性同位素熱電產生器，可提供比一對一百瓦燈泡少的電力。

另外在 wiki 上的描述：

要供應少於百瓦的電力且需要的時間是燃料電池、電池組、發電機供應不來而太陽能電池在此地方又不能起作用時，放射性同位素熱電機就是理想的能源。

這種發電機的原理是什麼？相比其他電池為什麼能實現供應少於百瓦的電力？除了為太空探測器供能它還能應用在哪些地方？

用「核電池」來表述放射性同位素熱電產生器就方便理解了吧。

這種電池利用的是放射性同位素衰變產生的熱能來發電，通常使用Seeback 效應，即第一熱電效應，指由於兩種不同導體或半導體的溫度差異而引起兩種物質間的電壓差的熱電現象。在選取合適的半衰期的同位素源之後能實現長時間供電的能力，而且因為衰變，核電池所能提供的能量越來越少。

新視野號的核電池裝載有11kg的Pu-238，在冥王星飛越時，即9年後，能提供30V，200W左右的電能，而其最初功率，即最大功率為240W；下圖為核電池RTG的解剖圖，這些燃料被分割在了18個艙室里，為了確保安全：

但是，目前核電池的能量轉換率極低，目前都低於10%，低於太陽能電池的轉換效率。

相比其他電池為什麼能實現供應少於百瓦的電力

純屬無奈之舉，體積小，效率低，當然功率小……

適用於一切：
1.長期工作需求；
2.不介意核輻射危害；
3.限制電池體積；

目前來看基本也就深空探測器有這個需求「蘇聯的偏遠無人燈塔曾採用核電池供電」，太陽到地球的平均距離為1AU，在3AU的位置可獲得的太陽能只有地球的10%了，幾乎是太陽能的極限了，也幾乎是最遠應用太陽能電池的距離，而冥王星長期處於30AU左右的位置……

核電池的應用歷史比我們在座的很多人都要大，下圖是「先驅者12號」上方的兩個伸出去的架子外掛的兩個水輪一樣的東西：

通常，為了降低核電池對探測器本身的輻射，以及巨大的熱量，核電池都外置在探測器的外圍。

新視野號上的核電池「RTG」在這個位置「注意核電池與探測器本身有一個熱防護板」：

而有關新視野號的更多內容，可以參見這個回答：
新視野號 (New Horizons) 抵達冥王星具有什麼重要意義？ - 鸑鷟鵷鶵的回答

核電池，原理一樓說的很清楚。
補充一下核電池的材料，幾乎所有使用核電池的深空探測器，比如好奇號火星車、阿波羅12、14～17號飛船、先驅者、旅行者系列、伽利略號、卡西尼號使用的都是基於鈈238同位素的溫差核電池（RTGs）。美國在27次太空任務中使用了46個RTGs，其中18次NASA任務用掉35個RTGs，除了使用Cm242（鋦同位素）的SNAP11（130天後墜毀）外應該都是鈈238同位素電池。現在俄羅斯的火星車、中國的嫦娥月球探測器都計劃使用鈈238電池。
使用鈈238作為核電池發熱材料的主要優勢是，處於鈾系衰變系當中的鈈238衰變產生的各種子體幾乎沒有伽瑪射線，輻射防護非常簡單和輕量化；半衰期也比較合適（88年）可以在相當長的時間提供穩定的功率，足以滿足二十年甚至更久的深空任務。
鈈238同位素是一種極昂貴又難製備的放射性元素，純度很高的鈈238必須由使用鎿237在反應堆輻照中生產，鎿237又是生產武器鈈和後處理乏燃料的副產品——大約每噸壓水堆乏燃料可以副產7kg鎿237，並且鎿237必須是新鮮的，避免其衰變產物鈾233累積，輻照過程也必須嚴格控制防止鈈236等不夠乾淨（子體會釋放高能量γ射線）的同位素污染。經過兩次堆內輻照和後處理的結果就是鈈238的價格遠比鈈239還要昂貴。美國累計生產了約300kg的鈈238，其中330磅也就是不到120kg用於NASA（其他可能用於核武器項目的亞臨界試驗），目前NASA的庫存只有77磅（其中不到37磅純度堪用）——相比之下用來做核武器的武器級鈈（鈈239含量大於93%）美國在冷戰期間生產了近100噸。
由於鈈的化學毒性和鈈238較短的半衰期（88年），這种放射性核素又是非常危險的，極微小含量的內照射都是不允許的，人體允許的攝入量是納克級（2.4×10^-9 g），這也是「毒鈈一片滅全球」謠言的來源。由於對其安全性的擔憂，美國一度在1988年後停止鈈238生產，轉而從俄羅斯購買，不過後來又不得不計劃重啟生產（貌似俄國人跳票了）。在深空探測中，目前還沒有那種電源可以像基於鈈238的溫差核電池那樣可以輕量化、穩定持續地提供電源。化學電池壽命短，太陽能電池無法用於深空，而不夠成熟的空間核反應堆更加笨重和昂貴，甚至即使是使用其他核素的溫差核電池也無法和鈈238相比，比如俄羅斯使用過基於鍶90及其鈦酸鹽的溫差核電池（用於地面設施），但是其功率重量比比鈈238差得多。
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補充一下其他幾類電池為什麼被淘汰。
冥王星與太陽平均距離59億千米，表面溫度在-220℃以下。
首先發電機就被廢了。
發電機通常是柴油機，在這種情況下即使自帶氧氣，也不一定能燒起來，就算燒起來了，熱機轉化效率也低的可憐，不到40%，完全不划算。
電池組：目前的電池日曆壽命都忍不到10年就自行報廢了，估計到了冥王星電池衰減得也差不多了，更何況技術還是出發時的技術，所以基本不考慮。
燃料電池：唯一上過天的就只有鹼性燃料電池了，不過燃料電池有一個很嚴重的問題：產物水往哪兒排。

還記得前陣子體溫充電寶的消息么？一樣的原理，熱電偶，不過熱源換成放射性同位素而已

最近忙，對不起，沒關注到右上角的鈴鐺。
查了資料和樓上的回答差不多。
不過，我想說的是，發明者也應該很容易想到用核技術，想想太陽就是衰變原理，釋放能量的。
其實我覺得這裡很牛的還有這設計好，計算好的蘇醒，而且蘇醒前控制盡量耗能少。

我是來吐槽底下一群不懂裝懂的……

另附近幾年來看到過的最美的照片

真厲害，做到可用的小型化，不知我國這方面進展如何。

你把它當成一個微型核電站理解就行了，但是沒有核電站發電時釋放的能量大。