摘要
本研究评估了六种核电池转换路径，将其作为长持续时间电源应用于常规充电、更换或维护难以到达的场景。研究方法综合了技术与材料综述、理论最大输出模型、简化版COMSOL Multiphysics模拟、50年持续服务的标准化100瓦对比分析、服务水平敏感性分析、放射性废物利用路径以及运行温度限制。所综述的参考系统涵盖约100纳瓦至10兆瓦，体现了在技术规模和预期应用方面的显著差异。理论模型得出的同位素基比功率估计值从镍-63悬臂梁方案的约3.8瓦/千克到镨-147贝塔伏特方案的85瓦/千克不等，而概念性的铀-235裂变路径则达到了31.2–44.2千瓦/千克。在简化模拟中，保持几何形状和边界条件不变，仅改变核源，从而独立评估源的选择对每种转换路径的影响。较高能量或较高热功率的源一致地提高了预测响应值。在100瓦参考服务条件下，常规电池存储提供了最低的服务成本，而放射性同位素热电发生器在综合成本—质量和成本—体积指标中位列所评估核参考方案之首。将固定服务分析从1微瓦扩展至10千瓦共六个水平后，发现首选技术随所需功率和设计目标的变化而变化。这些结果提供了一个基于功率范围的框架，用于选择核电池技术并确定其最适用的应用场景。
