“Цяньцзиюань Тяньшу” — ядерна батарея на основі ізотопу вуглецю-14, розроблена в Китаї. Фото: X (TPhuang) / Interesting Engineering
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.
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.
“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”, — пояснює Interesting Engineering.
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.
“Попередні версії страждали від низької вихідної потужності, поганої інтеграції та високої вартості, тому команда зосередилася на створенні компактного, потужного, доступного та повністю вітчизняного пристрою”, — розповів Су Маоген, керівник проєкту в Північно-Західному педагогічному університеті.
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.
Китайські вчені створили ядерну батарею, яка працюватиме тисячі років. Фото: South China Morning Post
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.
“Однак такі системи є громіздкими та потребують високих температур для роботи. Qianjiyuan Tianshu працює за іншим принципом: електрони (бета-частинки), що виникають під час розпаду, безпосередньо потрапляють на напівпровідник із карбіду кремнію, де й генерується електричний струм”, — кажуть розробники.
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.
Хочеш знати більше, ніж ChatGPT 5? Підписуйся на ITC.ua у TelegramПІДПИСАТИСЯ
СпецпроєктиAI-проєкти без власних GPU: як навчати та запускати моделі без інвестицій в обладнанняВід невеликого стартапу до глобального гравця. Як WhiteBIT будує фінтех-бізнес з українським корінням
