Ученые из Северо-Западного педагогического университета в Ланьчжоу, провинция Ганьсу, сообщили о создании атомной батарейки на изотопе углерод-14 (¹⁴C). Батарея рассчитана на 50 лет работы без снижения выходного напряжения и может использоваться для питания кардиостимуляторов, космических аппаратов и устройств, работающих в экстремальных условиях.
Разработчики заявляют, что это первая созданная в Китае батарея на изотопе ¹⁴C, и она может существенно изменить ситуацию в сфере автономного питания в стране. До недавнего времени Китай импортировал углерод-14 из Канады, Южной Африки, Австралии и России. Однако в прошлом году китайские исследователи наладили собственное производство этого изотопа на одном из местных реакторов, что позволит отказаться от дорогостоящих закупок за рубежом.
Максимальная выходная мощность батареи достигает 433 нановатт. В процессе радиоактивного распада ¹⁴C образуются электроны и позитроны. Электроны улавливаются полупроводниковыми переходами на границе с радиоактивным материалом, благодаря чему возникает электрический ток.
Изотоп углерод-14 накапливается в мертвой органике и широко используется для радиоуглеродного датирования. Его период полураспада составляет 5730 лет. Согласно расчетам, китайская батарея на ¹⁴C за 50 лет работы потеряет лишь 5 % мощности. Это означает, что теоретически она сможет непрерывно питать автономные устройства 100 лет и более, что особенно важно для дальних космических миссий.
В лабораторных условиях ученые протестировали работоспособность батареи при охлаждении до -100 °C и нагреве до 200 °C. Во всех случаях атомная батарея обеспечивала номинальный уровень тока и работала без сбоев. В ходе испытаний источник питания более четырех месяцев непрерывно обеспечивал работу светодиодной лампы.
В разработке атомной батарейки ученым помогали специалисты компании Beita Pharmatech, которая использует углерод-14 для изготовления препаратов научного и медицинского назначения. На основе полученного опыта сотрудники университета планируют создать роботизированную линию для промышленного производства атомных батареек.
Изотоп углерод-14 относительно безопасен для человека. Атомные батарейки на его основе могут на протяжении всей жизни питать имплантаты и кардиостимуляторы, тогда как современные источники питания рассчитаны лишь на 15 лет работы. Китайские ученые не единственные, кто стремится использовать ¹⁴C в подобных разработках. В конце 2024 года появилась информация о схожем проекте британских исследователей.
