Китайські вчені створили ядерну батарею, яка працюватиме тисячі років

Дослідники з Північно-Західного педагогічного університету разом із науковцями Технологічного інституту Ганьсу Чжулун у Китаї створили ядерну батарею нового покоління, використовуючи ізотоп вуглецю-14 та перетворювач із карбіду кремнію (SiC). Нова ядерна батарея є значним покращенням порівняно з попередницею не лише з точки зору ємності, а й тому, що була повністю розроблена власними силами.

Читайте также: Ubisoft анонсувала вихід The Crew Motorfest для Nintendo Switch 2

Ядерна батарея, також відома як радіоізотопна або атомна батарея, використовує енергію розпаду радіоактивного ізотопу для вироблення електроенергії. Оскільки період напіврозпаду таких ізотопів може тривати десятки, а іноді й тисячі років, ядерна батарея здатна працювати значно довше, ніж традиційні хімічні батареї.

Ядерні батареї застосовувалися NASA у місіях зондів Voyager у 1977 році та марсохода Curiosity у 2012 році. Китай також використовував їх у своїх місячних місіях Chang’e-3 та Chang’e-4. Останній успіх є частиною стратегії країни зі створення компактніших і потужніших ядерних батарей, придатних для промислового використання.

Краще, ніж попередник

У 2024 році дослідницька група Північно-Західного педагогічного університету створила ядерну батарею на основі вуглецю-14 під назвою Candle Dragon-I (Zhulong-1). Батарея нового покоління, яка отримала назву Qianjiyuan Tianshu, використовує радіоактивні матеріали з обмеженим вмістом до 22%, водночас забезпечуючи у 2,6 раза більшу потужність без зміни напруги чи стабільності.

Дослідники назвали п’ять основних удосконалень Qianjiyuan Tianshu порівняно з Zhulong-1. Серед них — краще узгодження радіоактивного джерела та тривимірна багатошарова конструкція, яка економить місце й покращує інтеграцію. Крім того, система керування мікропотужністю та вбудовані датчики забезпечують автономну роботу без зовнішнього живлення. Підвищення ефективності батареї вдалося досягти завдяки використанню перетворювача з карбіду кремнію, який був розроблений у Китаї.

Можливості Qianjiyuan Tianshu

Батарея нового покоління має об’єм трохи більше одного кубічного дюйма (16,8 куб. см). Використовуючи 129 мілікюрі вуглецю-14, вона забезпечує струм 0,713 мікроампера, напругу 2,06 В і максимальну вихідну потужність 1,13 мікровата. Традиційні ядерні батареї використовують термоелектричні матеріали, які перетворюють тепло, що виділяється під час радіоактивного розпаду, на електроенергію.

За словами дослідників, за принципом дії така батарея нагадує сонячну панель. Різниця полягає в тому, що замість світла вона використовує радіацію. Попри те що об’єм батареї вдалося зменшити лише на 17%, об’ємна щільність потужності збільшилася приблизно у 15 разів. Крім того, оскільки період напіврозпаду вуглецю-14 становить 5730 років, така ядерна батарея фактично має термін служби в тисячі років.

Читайте также: 5 або 15 років: в Україні змінять строки дії водійських посвідчень

Джерело: Interesting Engineering