西北師範大学の研究者が、中国の甘粛駐龍科技と協力して、新しい世代の核電池を開発しました。この電池は、炭素-14同位体と炭化ケイ素（SiC）トランスを利用して製造されています。この新型核電池は、前の世代に比べて容量が大幅に改善されており、国内で自主開発されたものです。核電池は、放射性同位体電池または原子電池とも呼ばれ、内部の放射性同位体の崩壊によって生成されるエネルギーを利用して発電します。放射性同位体の半減期は数十年、さらには数世代にわたることがあるため、核電池の使用寿命は化学電池をはるかに超えます。これにより、核電池は宇宙船や遠隔環境センサーに非常に適しており、適切な放射性材料が使用される場合、医療用インプラントにも潜在的な利点があります。
NASAは1977年のボイジャー探査機と2012年のマーズ・ローバー「キュリオシティ」に核電池を搭載しており、中国も月面ミッションの探査機「嫦娥3号」と「嫦娥4号」に核電池を使用しています。この最新の成功は、中国がより小型で強力な核電池を工業用途に向けて開発する計画の一環です。
新世代核電池「乾紀元天書」は複数の技術アップグレードを備えています
前のモデルに比べて、新世代の電池は「乾紀元天書」と名付けられ、放射性材料の使用比率は22%に制限されています。また、電圧や安定性を変更することなく、出力を最大2.6倍に引き上げました。「初期のバージョンには出力が低く、集積度が悪く、コストが高いという問題があったため、チームはデバイスをコンパクトで強力、かつ手頃な価格で完全に国産化することに注力しました。」と西北師範大学のプロジェクト責任者である蘇毛根は説明しました。研究チームは、「乾紀元天書」が「駐龍-1」に比べて5つの重要なアップグレードを持っており、より適切な放射性源と3Dスタッキングデザインが含まれていることを指摘しています。これにより、スペースを節約し、集積度が改善されました。
さらに、マイクロ電源管理システムと内蔵センサーにより、自給自足で動作することが可能です。この電池の効率向上は、中国製の炭化ケイ素トランスのおかげです。
新世代の電池の体積はわずか1立方インチ（16.8立方センチメートル）を超える程度です。129ミリキュリーの炭素-14を使用し、0.713マイクロアンペアの電流、2.06Vの電圧、最大出力1.13マイクロワットを提供します。従来の核電池は、熱電材料を使用して崩壊熱を電力に変換します。しかし、これらの電池が使用するシステムは大きく、高温での運転が必要です。それに対して、「乾紀元天書」は崩壊によって放出される電子またはベータ粒子を直接電流に変換し、炭化ケイ素半導体に作用させます。研究者によれば、この電池の動作方式は太陽光発電パネルに似ていますが、光に依存せず、放射線を利用しています。
研究者たちは、電池の体積を17%縮小したにもかかわらず、体積あたりの出力密度を約15倍向上させることに成功しました。また、炭素の半減期は5730年であるため、この核電池の有効使用寿命は数千年に達する可能性があると《南華早報》は報じています。