Китайские исследователи из Северо-Западного педагогического университета и компании Gansu Zhulong Technology представили новое поколение ядерной батарейки на основе изотопа углерода-14. Устройство размером чуть больше кубического дюйма способно работать тысячи лет благодаря огромному периоду полураспада углерода-14 (5730 лет). Новая модель под названием Qianjiyuan Tianshu значительно превосходит предыдущую версию по мощности, компактности и степени интеграции.
В отличие от обычных химических батареек, ядерные (или радиоизотопные) источники энергии используют энергию распада радиоактивных изотопов. В данном случае применяется углерод-14, который испускает бета-частицы (электроны). Эти частицы попадают на полупроводниковый преобразователь из карбида кремния (SiC), где напрямую генерируют электрический ток — принцип похож на работу солнечной панели, только вместо света используется излучение.
Такой подход (бетавольтаический) позволяет обойтись без громоздких термоэлектрических преобразователей, которые требуют высоких температур и занимают много места. В результате батарейка получилась компактной и эффективной.
По сравнению с предыдущей моделью Zhulong-1 (Candle Dragon-I) 2024 года китайские учёные добились сразу нескольких важных улучшений. Доля радиоактивного материала снижена до 22%, при этом мощность выросла в 2,6 раза без потери напряжения и стабильности. Объём устройства уменьшили на 17%, а объёмную плотность мощности удалось увеличить примерно в 15 раз.
Новая батарейка размером 16,8 см³ выдаёт ток 0,713 микроампера, напряжение 2,06 В и максимальную мощность 1,13 микроватта при использовании 129 милликюри углерода-14. Среди ключевых улучшений — трёхмерная компоновка, улучшенная система микроменеджмента питания и встроенные датчики, позволяющие батарейке работать в полностью автономном режиме.
«Ранее версии страдали от низкой мощности, плохой интеграции и высокой стоимости. Мы сосредоточились на том, чтобы сделать устройство компактным, мощным, доступным и полностью отечественного производства», — отметил руководитель проекта Су Маоген.
Почему такие батарейки важны
Ядерные источники питания незаменимы там, где обычные батарейки не справляются: в космосе, глубоководных аппаратах, удалённых датчиках, медицинских имплантатах и промышленных системах, требующих десятилетий или столетий автономной работы без обслуживания. Китай уже использует подобные технологии в лунных роверах Chang’e, а теперь стремится создать более компактные и мощные версии для земных промышленных применений.
Благодаря длительному сроку службы (тысячи лет) и высокой надёжности такие батарейки могут стать основой для автономных систем мониторинга, медицинских устройств и даже миниатюрных космических аппаратов.
Работа демонстрирует успехи Китая в создании полностью отечественных ядерных источников питания нового поколения.
