Китайские ученые добились прорыва: создана ядерная батарея с тысячелетним сроком службы

На заре этого инновационного пути стояли исследователи из Северо-Западного педагогического университета и Технологического института Ганьсу Чжулун. Их целью было преодолеть ограничения традиционных источников питания, создав компактные и мощные ядерные батареи, пригодные для промышленного применения.

Руководитель проекта Су Маогэнь из Северо-Западного педагогического университета понимал, что предыдущие версии таких батарей страдали от низкой выходной мощности, плохой интеграции и высокой стоимости. Его команда стремилась создать компактное, мощное, доступное и полностью отечественное устройство, которое бы превзошло все существующие аналоги.

Переломный момент наступил, когда ученые сосредоточились на использовании изотопа углерода-14 и преобразователя на основе карбида кремния (SiC). В 2024 году было создано первое поколение батареи под названием Candle Dragon-I (Zhulong-1).

Однако настоящий прорыв произошел с появлением батареи нового поколения, которая получила название «Цяньцзиюань Тяньшу». Она значительно превзошла свою предшественницу, обеспечивая в 2,6 раза большую мощность при ограниченном содержании радиоактивного материала до 22%, не уступая в напряжении или стабильности.

По словам разработчиков, «Цяньцзиюань Тяньшу» имеет объем 16,8 кубических сантиметров. Используя 129 микрокюри углерода-14, она выдает ток 0,713 микроампера, напряжение 2,06 В и максимальную выходную мощность 1,13 микроватт. По принципу действия она похожа на солнечную панель, но вместо света питается радиацией, поскольку электроны (бета-частицы), возникающие при распаде, непосредственно попадают на полупроводник из карбида кремния, где генерируется электрический ток.

Благодаря тому, что ядерная батарея функционирует в диапазоне температур от минус 100 до плюс 200 градусов Цельсия, она имеет потенциал для использования в медицинских имплантатах, глубоководных и полярных регионах, а также в оборонной и аэрокосмической отраслях. Хотя объем батареи удалось уменьшить лишь на 17%, ее объемная плотность мощности выросла примерно в 15 раз. Поскольку период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет, срок службы этой ядерной батареи фактически исчисляется тысячами лет.

Ядерные батареи, или радиоизотопные батареи, используют энергию распада радиоактивного изотопа для выработки электроэнергии. В отличие от обычных аккумуляторов, они не требуют подзарядки, а их срок службы определяется периодом полураспада изотопа, который может длиться десятки, сотни или даже тысячи лет.

Китай уже использовал ядерные батареи для питания луноходов, как и NASA для миссий зондов Voyager в 1977 году и марсохода Curiosity в 2012 году. Этот успех является частью более широкой стратегии Китая по созданию более компактных и мощных ядерных батарей, пригодных для промышленного использования. Об этом изобретении также Interesting Engineering.

«Это делает их идеальными для использования в космических аппаратах и дистанционных датчиках окружающей среды, а также перспективными для медицинских имплантатов при условии использования соответствующих радиоактивных материалов», — указано в выводах исследователей.

Китайские исследователи из Северо-Западного педагогического университета в Ланьчжоу разработали ядерную батарею нового поколения, используя изотоп углерода-14 и преобразователь из карбида кремния. Новая ядерная батарея значительно превосходит свою предшественницу и знаменует собой важный шаг в создании долгосрочных источников энергии, пишет South China Morning Post.

Создание ядерной батареи «Цяньцзиюань Тяньшу» открывает новые горизонты в области автономных источников энергии. Ее способность работать тысячелетиями и выдерживать экстремальные условия делает ее чрезвычайно ценным инструментом для будущих исследований и применений, которые требуют длительного и надежного питания. Хотите узнавать больше о технологических инновациях? ПОДПИСАТЬСЯ на ITC.ua в Telegram.