Китайські вчені досягли прориву: створено ядерну батарею з тисячолітнім терміном служби

На зорі цього інноваційного шляху стояли дослідники з Північно-Західного педагогічного університету та Технологічного інституту Ганьсу Чжулун. Їхньою метою було подолати обмеження традиційних джерел живлення, створивши компактні та потужні ядерні батареї, придатні для промислового застосування.

Керівник проєкту Су Маоген з Північно-Західного педагогічного університету розумів, що попередні версії таких батарей страждали від низької вихідної потужності, поганої інтеграції та високої вартості. Його команда прагнула створити компактний, потужний, доступний та повністю вітчизняний пристрій, який би перевершив всі існуючі аналоги.

Переломний момент настав, коли вчені зосередилися на використанні ізотопу вуглецю-14 та перетворювача на основі карбіду кремнію (SiC). У 2024 році було створено перше покоління батареї під назвою Candle Dragon-I (Zhulong-1).

Проте справжній прорив стався з появою батареї нового покоління, яка отримала назву «Цяньцзиюань Тяньшу». Вона значно перевершила свою попередницю, забезпечуючи у 2,6 раза більшу потужність при обмеженому вмісті радіоактивного матеріалу до 22%, не поступаючись у напрузі чи стабільності.

За словами розробників, «Цяньцзиюань Тяньшу» має об’єм 16,8 кубічних сантиметрів. Використовуючи 129 мілікюрі вуглецю-14, вона видає струм 0,713 мікроампера, напругу 2,06 В та максимальну вихідну потужність 1,13 мікроват. За принципом дії вона схожа на сонячну панель, але замість світла живиться радіацією, оскільки електрони (бета-частинки), що виникають під час розпаду, безпосередньо потрапляють на напівпровідник із карбіду кремнію, де генерується електричний струм.

Завдяки тому, що ядерна батарея функціонує в діапазоні температур від мінус 100 до плюс 200 градусів Цельсія, вона має потенціал для використання у медичних імплантатах, глибоководних і полярних регіонах, а також в оборонній та аерокосмічній галузях. Хоча об’єм батареї вдалося зменшити лише на 17%, її об’ємна щільність потужності зросла приблизно у 15 разів. Оскільки період напіврозпаду вуглецю-14 становить 5730 років, термін служби цієї ядерної батареї фактично обчислюється тисячами років.

Ядерні батареї, або радіоізотопні батареї, використовують енергію розпаду радіоактивного ізотопу для вироблення електроенергії. На відміну від звичайних акумуляторів, вони не потребують підзарядки, а їхній термін служби визначається періодом напіврозпаду ізотопу, який може тривати десятки, сотні або навіть тисячі років.

Китай вже використовував ядерні батареї для живлення місяцеходів, як і NASA для місій зондів Voyager у 1977 році та марсохода Curiosity у 2012 році. Цей успіх є частиною ширшої стратегії Китаю щодо створення компактніших і потужніших ядерних батарей, придатних для промислового використання. Про цей винахід також Interesting Engineering.

«Це робить їх ідеальними для використання в космічних апаратах і дистанційних датчиках навколишнього середовища, а також перспективними для медичних імплантатів за умови використання відповідних радіоактивних матеріалів», — зазначено у висновках дослідників.

Китайські дослідники з Північно-Західного педагогічного університету в Ланьчжоу розробили ядерну батарею нового покоління, використовуючи ізотоп вуглецю-14 та перетворювач з карбіду кремнію. Нова ядерна батарея значно перевершує свою попередницю і знаменує собою важливий крок у створенні довгострокових джерел енергії, пише South China Morning Post.

Створення ядерної батареї «Цяньцзиюань Тяньшу» відкриває нові горизонти у сфері автономних джерел енергії. Її здатність працювати тисячоліттями та витримувати екстремальні умови робить її надзвичайно цінним інструментом для майбутніх досліджень та застосувань, які потребують тривалого та надійного живлення. Бажаєте дізнаватися більше про технологічні інновації? ПІДПИСАТИСЯ на ITC.ua у Telegram.