迄今為止，人類所能夠掌握的最大能量就是核能了，而核能之所以如此強(qiáng)大，則是因?yàn)楹朔磻?yīng)能夠?qū)①|(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量。
在人類掌握核能之前，所能夠獲得的能量基本來自于化學(xué)反應(yīng)，而化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量遠(yuǎn)不能與核能相比，其原因就是化學(xué)反應(yīng)的過程中幾乎不出現(xiàn)質(zhì)量損失，反應(yīng)前的物質(zhì)總質(zhì)量與反應(yīng)后的物質(zhì)總質(zhì)量是相等的，這一點(diǎn)從化學(xué)式配平上就能夠一目了然。事實(shí)上后來人們知道了化學(xué)反應(yīng)的過程同樣會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，只不過極其微小，以致可以忽略不計(jì)罷了。核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)不同，在核反應(yīng)的過程中會(huì)出現(xiàn)肉眼可見的質(zhì)量損失，而這些損失的質(zhì)量就會(huì)轉(zhuǎn)化為能量。
放射性元素由于自身的不穩(wěn)定性，所以會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生衰變。什么是衰變呢？簡單來講就是一種放射性元素釋放出幾個(gè)粒子，然后變?yōu)榱硪环N元素的過程，不同放射性元素的衰變周期是不同的。當(dāng)一種放射性元素釋放出幾個(gè)粒子變?yōu)榱硪环N元素之后，會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量虧損，而這些虧損的質(zhì)量就會(huì)以熱量的形式被釋放出來。有了熱量之后，我們只需要將熱量轉(zhuǎn)化為電能就可以加以利用了，而將熱能轉(zhuǎn)化為電能可以利用“溫差發(fā)電效應(yīng)”，這就是核電池的基本原理。當(dāng)然，核電池只是通俗的叫法，嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)來說應(yīng)該稱其為“放射性同位素電池”。
放射性元素的衰變是具有持續(xù)性的，有些放射性元素的衰變過程可以持續(xù)數(shù)十年，乃至數(shù)百年。
如此說來，一塊核電池豈不是能夠工作很長時(shí)間？的確如此。一塊電池不用充電就可以使用一輩子，這么好的東西為什么不用在電動(dòng)車上呢？將質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量的核能的確很強(qiáng)大，但其實(shí)也沒有我們所想的那么強(qiáng)大，特別是通過放射性元素自然衰變來獲取能量的核電池。核電池中最常使用的一種放射性元素就是钚238，它的原子核由94個(gè)質(zhì)子和144個(gè)中子組成，衰變的時(shí)候會(huì)釋放出2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子，從而衰變?yōu)楹?2個(gè)質(zhì)子和142個(gè)中子的鈾234。
雖說很小的質(zhì)量就能夠轉(zhuǎn)化為極大的能量，但自然衰變所產(chǎn)生的質(zhì)量虧損實(shí)在是太小了。一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量不過為1.6726219X10∧-27，即便是乘以光速的平方，所得的能量也是小得可憐，所以放射性元素自然衰變所釋放的那兩三個(gè)質(zhì)子和中子根本產(chǎn)生不了多少能量?？梢姡穗姵匮b備在航天器上還可以勉強(qiáng)用一用，如果放到地球上給電動(dòng)車供能，就顯得力不從心了。一般來講，航天器上所搭載的核電池功率只有100瓦左右，而平時(shí)我們所騎乘的電動(dòng)自行車的電機(jī)功率都在500瓦以上，所以核電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)自行車都費(fèi)勁，就更不用妄想用它來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車了。