Исследователи из Северо-Западного педагогического университета Китая совместно с компанией Gansu Zhulong Technology представили новое поколение компактных ядерных батарей на основе углерода-14. Разработка, получившая название Qianjiyuan Tianshu, стала существенным шагом вперед: устройство превосходит предыдущие аналоги по мощности и компактности, а вся его архитектура базируется на отечественных технологических решениях.
Технология функционирует за счет использования радиоактивного изотопа углерода-14 и полупроводникового слоя из карбида кремния (SiC). В отличие от классических радиоизотопных генераторов, которые требуют промежуточного превращения тепла в электричество, данная система осуществляет прямое преобразование энергии бета-излучения в электрический ток. Принцип работы схож с фотоэлектрическими панелями: вместо световых фотонов устройство улавливает электроны, высвобождающиеся при распаде углерода-14, преобразуя их в направленный поток частиц в полупроводнике.
Ключевые улучшения и характеристики
Новинка развивает идеи, заложенные в модель Zhulong-1, представленную в 2024 году. Разработчики добились следующих показателей:
- Выходная мощность увеличилась в 2,6 раза;
- Расход радиоактивного материала сократился примерно на 22%;
- Применена инновационная трехмерная компоновка элементов для повышения плотности;
- Интегрированы энергоэффективные датчики и система управления;
- Впервые внедрен полностью локализованный преобразователь на основе SiC.
При всех технических изменениях устройство остается крайне миниатюрным — его объем составляет около 16,8 см³. Батарея выдает напряжение 2,06 В при силе тока 0,713 мкА, что дает максимальную выходную мощность 1,13 мкВт.
Где пригодятся ядерные батареи
Хотя текущая мощность недостаточна для работы смартфонов или носимой электроники, Qianjiyuan Tianshu идеально подходит для узкоспециализированных задач. Основная сфера применения — оборудование, требующее стабильного питания в течение десятилетий без необходимости замены элементов питания.
Главным достоинством технологии является ее долговечность: период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет, что гарантирует многовековую автономность. Потенциальные сценарии использования включают:
- Автономные датчики и научное оборудование;
- Медицинские импланты;
- Системы промышленного мониторинга;
- Космические аппараты и устройства для труднодоступных регионов.
Стоит отметить, что радиоизотопные источники энергии уже имеют богатую историю в освоении космоса, например, в аппаратах Voyager или лунных миссиях «Чанъэ». Однако Qianjiyuan Tianshu открывает новую нишу сверхкомпактных и «вечных» источников для микроэлектроники, дополняя масштабные энергетические решения прошлого.
