В Китае представлена новая разработка в области автономных источников питания — ядерная батарея «Цяньцзиюань Тяньшу» (Qianjiyuan Tianshu). В основе батареи лежит радиоактивный изотоп углерод-14 и полупроводниковый преобразователь из карбида кремния. Период полураспада углерода-14 составляет 5730 лет, однако срок службы самого устройства будет ограничен радиационной стойкостью полупроводников.
Принцип действия устройства — преобразование энергии бета-распада радиоактивного изотопа в электрический ток. Бета-частицы направляются на полупроводник из карбида кремния, где генерируется ток. Такая схема не требует нагрева и термоэлектрических элементов, что позволяет уменьшить габариты устройства.
Новая модель пришла на смену версии 2024 года Candle Dragon-I (Zhulong-1). В «Цяньцзиюань Тяньшу» доля радиоактивного материала увеличена до 22%, выходная мощность выросла в 2,6 раза при сохранении напряжения и стабильности.
Объем устройства составляет чуть более 16,8 кубических сантиметров, используемая активность изотопа углерода-14 равна 129 милликюри. Генерируемый ток достигает 0,713 микроампера при напряжении 2,06 вольта, что обеспечивает максимальную мощность около 1,13 микроватта. При этом, по сравнению с предшественником, объемная плотность мощности увеличена примерно в 15 раз, а общий объем уменьшен на 17%.
В устройстве применена трехмерная компоновка элементов, позволяющая экономить пространство и улучшать интеграцию, а также встроенная система управления микропитанием и датчики, обеспечивающие автономную работу устройства без внешнего контроля.
Углерод-14 имеет период полураспада около 5730 лет, что теоретически предполагает крайне длительный срок сохранения работоспособности источника — вплоть до нескольких тысяч лет. Однако на практике срок службы ограничивается не столько физическим распадом изотопа, сколько ресурсом самого полупроводникового преобразователя. Тем не менее, подобные характеристики делают данный класс батарей потенциально востребованными в приложениях, где недоступна замена питания или обслуживание: от космических аппаратов и удаленных датчиков до медицинских имплантатов.
Читайте также: «Первый в мире коммерческий спутник с ядерной батареей стартует 7 июля».