主要技术内容
5 设计与制造通用要求
5.1 总体设计要求
5.1.1 设计输入
核素类型与活度：确定热源功率与寿命；
应用场景：确定环境条件（温度、压力、辐射）；
输出要求：电压、功率、寿命、可靠性指标；
安全要求：剂量限值、屏蔽要求、事故工况。
5.1.2 能量流设计 建立能量流模型：
输入：P_heat=A×E_decay×η_absorption；
转换：P_elec=P_heat×η_thermal×η_conversion；
损耗：P_loss=P_heat×(1-η_total）；
目标：η_total＞20%（热电）或＞40%（热光伏）。
5.1.3 热设计 建立热阻网络模型：
R_total=R_source+R_TIM1+R_converter+R_TIM2+R_sink;
要求：热点温度＜1200℃（Pu-238），转换器冷端＜150℃；
安全裕度：最高温度＜材料熔点80%。
5.2 结构设计要求
5.2.1 层状堆叠结构 标准堆叠顺序（由内至外）：
核素热源（CERMET燃料）；
θ-TaN热均布层（厚度1-3mm）；
稀土非晶荧光层（厚度0.05-0.2mm）；
光伏/热电转换层（厚度0.5-2mm）；
RE-KPF6热管理层（可选，厚度0.5-2mm）；
散热器/外壳（θ-TaN或Al合金）。
5.2.2 热膨胀匹配 各层CTE匹配要求（25-500℃）：
CTE差异＜2×10-6/K，或采用梯度过渡层；
θ-TaN（5×10-6/K）与SiC（4×10-6/K）匹配良好；
RE-Glass（7×10-6/K）与金属外壳（Al：23×10-6/K）需过渡层。
5.2.3 密封设计
密封等级：氦漏率＜10-9Pa·m3/s（T/BYXT 169要求）或＜10-11Pa·m3/s（T/BYXT 171要求）；
密封方式：θ-TaN陶瓷金属化+钎焊、激光焊接、扩散焊；
密封材料：AgCuTi钎料、AuNi焊料。
5.3 制造工艺要求
5.3.1 RE-TaNx制备（EVD工艺）
基底：抛光SiC或金属Ta，粗糙度Ra＜0.1µm；
源材料：TaCl5+La(C2H5)3，载气H2/Ar；
温度：600-800℃；
沉积速率：0.1-1µm/h；
厚度控制：±10%（在线石英晶体监测）。
5.3.2 稀土非晶层制备（磁控溅射或溶胶-凝胶）
溅射：La-Ce-Al合金靶，Ar/O2混合气氛，室温沉积；
退火：200-400℃真空退火，消除应力，保持非晶；
厚度：50-200nm（辐射冷却）或1-5µm（光转换）。
5.3.3 RE-KPF6制备（水热法或熔盐法）
水热：KPF6+RE(NO3)3，150℃，24h；
压片：冷等静压200MPa，致密度＞95%；
烧结：300-400℃，Ar气氛，避免分解。
5.3.4 集成与封装
洁净度：Class 100（核素操作区）；
键合：热压键合（温度＜400℃，压力10-50MPa）；
检漏：氦质谱检漏，保压24h。
适用范围
本文件规定了基于稀土材料的同位素衰变能源发电装置（核电池）的术语定义、材料体系、设计制造、性能测试及质量控制通用技术要求。
本文件适用于：
a) 采用238Pu、241Am、244Cm、90Sr等放射性同位素为热源的核电池设计制造；
b) 稀土功能材料（RE-TaNx、稀土非晶、RE-KPF6等）的选型、制备与性能评价；
c) 核电池的结构设计、工艺控制、质量检验；
d) 为T/BYXT 169-172应用标准提供技术基础。
本文件不适用于：
a) 核反应堆、临界装置；
b) 非稀土材料体系的核电池（如传统SiGe-RTG）；
c) 放射性同位素生产与分离工艺。
是否包含专利
否
