В Китае создали компактную радиоизотопную батарею со сроком службы в тысячи лет

Ученые Северо-Западного педагогического университета Китая совместно со специалистами компании Gansu Zhulong Technology разработали радиоизотопную батарею нового поколения. В устройстве используется изотоп углерода-14 и преобразователь на основе карбида кремния, сообщает Interesting Engineering.

Радиоизотопные батареи вырабатывают электричество за счет энергии распада радиоактивных материалов. Благодаря длительному периоду полураспада изотопов такие источники питания могут работать десятилетиями и даже столетиями, значительно превосходя по сроку службы обычные химические аккумуляторы.

Подобные устройства могут использоваться в космических аппаратах, удаленных системах экологического мониторинга и некоторых медицинских имплантатах, где регулярная замена батарей затруднена или невозможна.

Новая разработка получила название «Цяньцзиюань Тяньшу». Она стала усовершенствованной версией батареи Candle Dragon-I, которую китайские исследователи представили в 2024 году.

По словам разработчиков, доля радиоактивного материала в новой модели составляет около 22%, однако ее мощность удалось увеличить в 2,6 раза без снижения напряжения и стабильности работы.

Руководитель проекта Су Маоген отметил, что предыдущие образцы отличались низкой мощностью, недостаточной интеграцией компонентов и высокой стоимостью. Поэтому ученые стремились создать компактное, более производительное и доступное устройство, полностью изготовленное из китайских компонентов.

Исследователи внесли в конструкцию пять основных изменений. Среди них — более подходящий радиоактивный источник, трехмерная многослойная компоновка, позволяющая экономить пространство, микросистема управления питанием и встроенные датчики для автономной работы.

Повысить эффективность удалось благодаря преобразователю из карбида кремния китайского производства. Он напрямую превращает энергию бета-частиц, возникающих при распаде углерода-14, в электрический ток.

В отличие от традиционных радиоизотопных генераторов, использующих тепло распада и громоздкие термоэлектрические системы, новая батарея по принципу работы напоминает солнечную панель. Однако вместо света полупроводник поглощает радиоактивное излучение.

Объем батареи составляет немногим более 16,8 кубического сантиметра. При использовании 129 милликюри углерода-14 устройство обеспечивает ток 0,713 микроампера, напряжение 2,06 вольта и максимальную мощность 1,13 микроватта.

Хотя объем батареи удалось сократить лишь на 17%, ее объемная плотность мощности выросла примерно в 15 раз по сравнению с предыдущей разработкой.

Период полураспада углерода-14 составляет около 5730 лет. Благодаря этому теоретический срок службы новой радиоизотопной батареи может исчисляться тысячами лет, хотя ее мощность остается небольшой и подходит прежде всего для устройств с минимальным энергопотреблением.

Источник:  Interesting Engineering