Μια νέα γενιά πυρηνικών μπαταριών, σχεδιασμένη να παρέχει ενέργεια για εξαιρετικά μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς επαναφόρτιση, παρουσίασαν Κινέζοι ερευνητές.
Η συσκευή βασίζεται στον ραδιενεργό άνθρακα-14 και, σύμφωνα με την ομάδα που την ανέπτυξε, αποτελεί σημαντικό βήμα προς μικρότερες, ισχυρότερες και οικονομικότερες πηγές ενέργειας για εφαρμογές όπου η αλλαγή μπαταρίας είναι δύσκολη ή αδύνατη.
Η μπαταρία, με την ονομασία Qianjiyuan Tianshu, αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Northwest Normal σε συνεργασία με την κινεζική εταιρεία Gansu Zhulong Technology, αναφέρει η South China Morning Post. Οι δημιουργοί της υποστηρίζουν ότι τόσο η ίδια όσο και ο μετατροπέας καρβιδίου του πυριτίου που χρησιμοποιεί κατασκευάστηκαν αποκλειστικά με κινεζική τεχνολογία και εξαρτήματα.
Το πλεονέκτημα του άνθρακα-14
Πρόκειται για σημαντικά βελτιωμένη εκδοχή της πειραματικής μπαταρίας Zhulong-1, που είχε παρουσιαστεί το 2024. Η νέα συσκευή χρησιμοποιεί μόλις το 22% της ποσότητας ραδιενεργού υλικού που απαιτούσε ο προκάτοχός της, ενώ παράλληλα αποδίδει έως και 2,6 φορές μεγαλύτερη μέγιστη ισχύ. Ο ενεργός όγκος της έχει μειωθεί στο 17% του προηγούμενου μοντέλου, με αποτέλεσμα η πυκνότητα ισχύος ανά μονάδα όγκου να έχει αυξηθεί περίπου 15,5 φορές.
Το μεγάλο πλεονέκτημα του άνθρακα-14 είναι η εξαιρετικά αργή διάσπασή του. Ο χρόνος ημιζωής του (σ.σ. ο χρόνος που χρειάζεται ώστε η ποσότητα μιας ουσίας να μειωθεί στο μισό της αρχικής της τιμής) φθάνει τα 5.730 χρόνια, κάτι που θεωρητικά επιτρέπει σε μια τέτοια μπαταρία να παράγει ενέργεια για χιλιάδες χρόνια. Αυτό, βέβαια, δεν σημαίνει ότι θα διατηρεί για πάντα ακριβώς την ίδια απόδοση, αλλά ότι η ραδιενεργός πηγή εξαντλείται με εξαιρετικά αργό ρυθμό.
Πώς λειτουργούν οι πυρηνικές μπαταρίες
Οι πυρηνικές μπαταρίες δεν λειτουργούν όπως οι πυρηνικοί αντιδραστήρες. Δεν βασίζονται σε αλυσιδωτές αντιδράσεις σχάσης, αλλά αξιοποιούν την ενέργεια που απελευθερώνεται από τη φυσική διάσπαση ραδιενεργών ισοτόπων. Στην περίπτωση της κινεζικής συσκευής, τα σωματίδια βήτα που εκπέμπονται από τον άνθρακα-14 κατευθύνονται σε έναν ημιαγωγό από καρβίδιο του πυριτίου. Εκεί διεγείρουν ηλεκτρόνια και παράγεται ηλεκτρικό ρεύμα — μια διαδικασία που μοιάζει, σε γενικές γραμμές, με φωτοβολταϊκό πάνελ το οποίο τροφοδοτείται όχι από φως αλλά από ακτινοβολία.
Η Qianjiyuan Tianshu έχει όγκο μόλις 16,8 κυβικά εκατοστά και μέγιστη ηλεκτρική ισχύ περίπου 1,13 μικροβάτ. Πρόκειται για πολύ μικρή ισχύ, αρκετή όμως για συσκευές εξαιρετικά χαμηλής κατανάλωσης που πρέπει να λειτουργούν επί χρόνια χωρίς συντήρηση.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, η μπαταρία μπορεί να λειτουργεί σε θερμοκρασίες από -100 έως 200 βαθμούς Κελσίου. Για τον λόγο αυτό εξετάζεται η αξιοποίησή της σε ιατρικά εμφυτεύματα, αισθητήρες, εξοπλισμό βαθιάς θάλασσας, πολικές αποστολές, αμυντικά συστήματα και διαστημικές εφαρμογές.
Οι πυρηνικές μπαταρίες έχουν ήδη μακρά ιστορία στη διαστημική εξερεύνηση. Ραδιοϊσοτοπικές πηγές ενέργειας έχουν χρησιμοποιηθεί, μεταξύ άλλων, στα Voyager της NASA, στο όχημα Curiosity στον Άρη και στις κινεζικές αποστολές Chang’e-3 και Chang’e-4 στη Σελήνη. Το ζητούμενο πλέον είναι να γίνουν πολύ μικρότερες και αποδοτικότερες, ώστε να περάσουν από τις εξειδικευμένες διαστημικές αποστολές σε ένα ευρύτερο φάσμα τεχνολογικών εφαρμογών.