Китайские ученые разработали ядерную батарейку, работающую 5730 лет

Исследователи из Северо-Западного педагогического университета Китая совместно с инженерами Gansu Zhulong Technology представили инновационную атомную батарею на углероде-14. Проект под названием Qianjiyuan Tianshu стал качественным скачком для индустрии: разработка не только прибавила в мощности и уменьшилась в габаритах, но и полностью базируется на отечественных китайских технологиях.

В основе конструкции — радиоактивный углерод-14 и полупроводниковый преобразователь из карбида кремния (SiC). В отличие от классических радиоизотопных систем, где тепловая энергия сначала преобразуется в электричество, здесь реализован прямой захват бета-частиц, превращающий излучение в ток.

Принцип функционирования напоминает работу фотоэлектрических панелей: вместо световых фотонов в полупроводниковом слое «захватываются» электроны, высвобождающиеся при распаде углерода-14, что и генерирует стабильный поток энергии.

По сравнению с прототипом Zhulong-1 образца 2024 года, новая версия демонстрирует ряд существенных преимуществ:

• выходная мощность возросла в 2,6 раза;
• расход радиоактивного сырья снизился на 22%;
• применена передовая 3D-архитектура компонентов для максимальной плотности энергии;
• внедрена интеллектуальная система мониторинга с ультранизким энергопотреблением;
• интегрирован первый полностью локализованный карбид-кремниевый преобразователь.

Несмотря на технологическую сложность, устройство остается миниатюрным — его объем составляет около 16,8 кубического сантиметра. На выходе батарея выдает напряжение 2,06 В при токе 0,713 мкА и максимальной мощности 1,13 мкВт.

Разумеется, такой отдачи недостаточно для бытовых гаджетов, однако именно в этом и заключается целевое назначение устройства. Такие источники питания незаменимы для оборудования, работающего в автономном режиме десятилетиями без возможности замены элементов питания.

Ключевой козырь технологии — невероятный ресурс эксплуатации. Учитывая период полураспада углерода-14 в 5730 лет, подобные модули способны обеспечивать бесперебойное питание электроники на протяжении многих веков.

Разработчики видят огромный потенциал применения устройства в самых критических сферах: от глубокого космоса, автономных датчиков мониторинга и медицинских имплантов до промышленного оборудования, расположенного в труднодоступных локациях.

Радиоизотопные источники энергии давно доказали свою эффективность в космонавтике — вспомните аппараты Voyager, марсоход Curiosity или китайские лунные программы «Чанъэ». Однако Qianjiyuan Tianshu выводит этот класс устройств на принципиально новый уровень, предлагая сверхкомпактное и невероятно долговечное решение для микроэлектроники будущего.

Источник: iXBT