标准号：T/BYXT 160-2025
标准名称：稀土核电池通用技术要求
团体名称：包头市白云鄂博矿区稀土产业标准化协会
发布日期：2025年12月19日
实施日期：2025年12月19日
4通用技术要求
4.1核素要求
适合作为核电池材料的核素：
——钚-238（238Pu）：通过α衰变释放能量，每克钚-238衰变释放约0.568瓦热量；半衰期约86.4年，衰变产物为铀-234，无爆炸风险；α粒子易被屏蔽，降低了运输和使用中的安全风险。
——镅-241（241Am）：通过α衰变能量，每克释放约0.1瓦热量；半衰期约433年，是商用反应堆废料中的副产品，提取成本低，约为钚-238的1/5，原料来源充足。
——锔-244（244Cm）：通过α衰变释放能量，每克释放约2.8瓦热量，能量密度高；半衰期约17.6年；可通过反应堆中子辐照钚-239（239Pu）制备，原料来源充足。
——锶-90（90Sr）：通过β衰变释放能量，释放的电子可直接用于辐射伏特效应发电。
——铯-137（137Cs）：通过β衰变释放能量，能量较高，但γ射线辐射较强，需额外屏蔽。
——镍-63（63Ni）：通过β衰变释放能量，仅发射软β粒子，无法穿透皮肤，且衰变产物是稳定的铜-63，无放射性废物产生。
4.2能量转换方式
稀土核能电池能量转化方式：
核素衰变能量-稀土发光-光伏发电-温差发电-半导体发电。
4.3设计与结构
4.3.1电池应至少包含同位素源芯、能量转换层、屏蔽与包容系统、热管理系统及电输出接口。
4.3.2结构设计应确保在规定的环境与机械应力下，屏蔽与包容系统的完整性。
4.4性能要求
4.4.1电性能
a）额定输出电压及允许波动范围应在产品规格书中明确规定；
b）比能量（能量密度）应不低于产品规格书的宣称值。
c）能量密度：≥2300Wh/kg（-60℃下容量保持率≥80%）；
d）核心组件性能：
同位素层：镅-243活度10-50mCi，镍-63活度≤100mCi，封装于Y-Al合金包壳（厚度1-5mm）；
能量转换层：铽基荧光陶瓷量子效率≥92%，钙钛矿光伏薄膜（CH3NH3PbI3）光电转换效率≥28%；
防护层：Gd2O3-B4C复合材料中子吸收截面≥105barn，表面辐射剂量≤1μSv/h。
4.4.2环境适应性
a）工作温度范围：应根据目标应用领域确定，例如：航天（-80℃-120℃）、深海（-50℃-60℃）；
b）电池在规定的极端温度下应能正常启动并输出功率；
c）工作温度-60℃-200℃，功率波动≤5%。
4.4.3寿命
a）在额定工况下，电池的输出功率衰减至初始值的80%的时间应不低于产品规格书宣称的设计寿命；
b）设计使用寿命≥50年（Am-243）或≥20年（Ni-63）。
4.5安全要求
辐射安全：符合ICRP103公众剂量限值，屏蔽层需通过针刺/枪击测试（无泄漏）；
热管理：余热回收系统确保表面温度≤80℃，紧急散热响应时间≤10s。
起草单位：包头市检验检测中心、呼和浩特海关技术中心、包头市白云鄂博矿区市场监督管理局、包头市白云鄂博矿区工信和科技局、包头市稀谷科技有限公司、内蒙古圣飞运营科技有限公司、北京飞创世桥文化科技有限公司、北京炎黄医养科技有限公司、北京稀造科技有限公司、北京稀谷科技有限公司、内蒙古稀都酒店管理有限公司、内蒙古稀都科技发展有限公司、吉安稀谷科技产业有限公司、包头市白云鄂博矿区稀土新材料和产业应用研究院、包头市白云鄂博矿区稀土产业标准化协会。
起草人：李科、包中华、杜红伟、侯权恒、焦智斌、侯照东、陈媛媛、段羚、王霄鹏、吴天相、李波、延涵、张晓毅、李永滔、白夜明、王丽、赵艳霞、侯倩文、郝广诚、李荣腾、周泉书、任渊、尹志军、王振洲、白瑞、王鸿宇、石晓丽、莘俊莲、张沛宇、崔晓宇、刘雨、冶建荣、张丽华、王强、那剑、袁玉静、张文权、韩乐、武小丽、敖日格乐、李明、王乐、池慧。