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 トップページ電気と磁気の?(はてな)館 > No.5 地上でも宇宙でも省エネは重要課題
電気と磁気の?(はてな)館

地上でも宇宙でも省エネは重要課題

 数年〜数十年にもわたり、遠宇宙を長旅する惑星探査機では、寿命の短い通常の化学電池はもちろん太陽電池も期待できません。そこでアイソトープ(放射性同位元素)と熱電対(ねつでんつい)を組み合わせた原子力電池が使われます。熱電対は180年以上も前に発見されたゼーベック効果を利用したもの。最近では自動車の廃熱を電気に変えて利用する省エネ技術としても応用されはじめています。

アイソトープを熱源とする原子力電池
 1977年に打ち上げられたNASAの惑星探査機ボイジャーは、木星、土星、天王星、海王星を通過しながら写真撮影したのち、太陽系を飛び出していまなお地球に信号を送り続けています。信号を送るためには電気エネルギーが必要です。しかし、地球から遠ざかるほど太陽光も弱まっていくため、太陽光発電に頼るとなると巨大な太陽電池パネルが必要になります。そこで、木星以遠の宇宙を長旅する惑星探査機には原子力電池が搭載されます。原子力電池はきわめて長寿命なのが特長で、ボイジャーの原子力電池は少なくとも2020年までは使用できるといわれます。2006年1月、NASAによって打ち上げられた初の冥王星探査機ニューホライズンズにも原子力電池が利用されています。宇宙船本体からにょっきり飛び出した黒いエントツのような装置が原子力電池です。

アイソトープを熱源とする原子力電池

 原子力電池は熱電対の原理を応用した発電機です。熱電対とは異なる種類の金属を接合して輪にしたもので、片方の接合部を熱すると起電力が発生して電流が流れます。この現象は発見者の名をとってゼーベック効果と呼ばれます。
 この熱電対とアイソトープを組み合わせたのが原子力電池。アイソトープが自然崩壊するときに出す放射線が物質に吸収するとき熱を発生するので、これを熱源として電力を得ます。このためアイソトープ電池とも呼ばれます。
 原子力電池のアイソトープとしてはプルトニウム238(半減期87.7年)などが用いられます。原理も構造もいたってシンプルなので超小型の原子力電池をつくることも技術的に容易です。以前、欧米では心臓ペースメーカー用電池としても開発されたことがあるほどです。ただ、民生機器に使うと放射線被害などの心配があります。また、もし原子力電池を搭載した宇宙機が地上に落下した場合、放射性物質の飛散による広範な環境汚染を起こす危険性もあります。このため、原子力電池は特殊用途にかぎられ、使用されるアイソトープはペレットとして固めるとともに、頑丈な容器に格納するなどの安全対策がほどこされています。ちなみに日本の宇宙機には原子力電池は使われていません。

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