Kineski naučnici napravili nuklearnu bateriju koja traje hiljadama godina

Kina je nuklearne baterije već koristila u misijama svojih lunarnih rovera, ali sada želi da razvije manje i znatno snažnije nuklearne baterije namenjene industrijskoj primeni.

Istraživači sa Univerziteta Northwest Normal, zajedno sa stručnjacima kineske kompanije Gansu Zhulong Technology, razvili su novu generaciju nuklearne baterije koja koristi izotop ugljenika-14 i pretvarač od silicijum-karbida (SiC). Nova baterija predstavlja veliki iskorak u odnosu na prethodni model, ne samo zahvaljujući većim performansama, već i zbog toga što je u potpunosti razvijena korišćenjem domaće kineske tehnologije.

Nuklearna baterija, poznata i kao radioizotopska ili atomska baterija, proizvodi električnu energiju iskorišćavanjem energije koja nastaje raspadom radioaktivnog izotopa smeštenog u njenoj unutrašnjosti. Kako period poluraspada radioaktivnih izotopa može da traje decenijama, pa čak i vekovima, ovakve baterije imaju daleko duži radni vek od klasičnih hemijskih baterija.

Zbog toga su idealne za primenu u svemirskim letelicama i udaljenim ekološkim senzorima, ali i u medicinskim implantima kada se koristi odgovarajući radioaktivni materijal. NASA je nuklearne baterije koristila još 1977. godine na sondama Voyager, kao i na roveru Curiosity koji je na Mars sleteo 2012. godine. I Kina ih je već primenila u svojim lunarnim roverima misija Chang’e-3 i Chang’e-4.

Najnoviji uspeh deo je kineske strategije razvoja manjih i snažnijih nuklearnih baterija koje bi mogle da pronađu široku primenu u industriji.

Tim sa Univerziteta Northwest Normal još 2024. godine predstavio je nuklearnu bateriju na bazi ugljenika-14 pod nazivom Candle Dragon I ili Zhulong-1. Nova generacija, nazvana Qianjiyuan Tianshu, koristi svega 22 odsto radioaktivnog materijala u odnosu na prethodni model, dok istovremeno pruža čak 2,6 puta veću izlaznu snagu, bez promena napona ili stabilnosti rada.

„Ranije verzije imale su malu izlaznu snagu, lošu integraciju i visoke troškove proizvodnje, pa smo se fokusirali na razvoj uređaja koji će biti kompaktan, snažan, pristupačan i u potpunosti proizveden u Kini“, objasnio je Su Maogen, rukovodilac projekta na Univerzitetu Northwest Normal.

Istraživači ističu pet ključnih unapređenja u odnosu na model Zhulong-1. Među njima su bolje usklađen radioaktivni izvor i trodimenzionalna slojevita konstrukcija koja štedi prostor i omogućava bolju integraciju komponenti. Pored toga, ugrađen je sistem za upravljanje mikro-potrošnjom energije, kao i senzori koji omogućavaju potpuno samostalni rad bez spoljnog izvora napajanja.

Dodatno povećanje efikasnosti postignuto je zahvaljujući pretvaraču od silicijum-karbida, koji je takođe razvijen u Kini.

Nova baterija ima zapreminu od svega 16,8 kubnih centimetara. Koristeći 129 milikirija ugljenika-14, isporučuje struju od 0,713 mikroampera pri naponu od 2,06 V, uz maksimalnu izlaznu snagu od 1,13 mikrovata.

Kod klasičnih nuklearnih baterija energija se dobija pomoću termoelektričnih materijala koji toplotu nastalu radioaktivnim raspadom pretvaraju u električnu energiju. Međutim, takvi sistemi su glomazni i zahtevaju visoke radne temperature.

Qianjiyuan Tianshu funkcioniše na drugačijem principu. Elektroni, odnosno beta čestice nastale radioaktivnim raspadom, direktno pogađaju poluprovodnik od silicijum-karbida, gde se njihova energija odmah pretvara u električnu struju.

Istraživači navode da je princip rada sličan solarnim panelima – samo što umesto sunčeve svetlosti koristi radioaktivno zračenje kao izvor energije.

Iako je zapremina baterije smanjena za svega 17%, zapreminska gustina snage povećana je približno 15 puta.

Pošto poluraspad ugljenika-14 iznosi čak 5.730 godina, nova nuklearna baterija u teoriji može da funkcioniše hiljadama godina, navodi se u izveštaju lista po imenu South China Morning Post.

AutoRepublika

(21984)