ابتكار بطارية نووية صينية طويلة الأمد

كشف علماء صينيون عن بطارية نووية مبتكرة ذات عمر افتراضي يقدر بآلاف السنين مما يفتح المجال أمام المشاريع طويلة الأمد ، وطُوِّرت هذه البطارية في إطار تعاون بين باحثين من جامعة نورث ويست نورمال وخبراء من شركة Gansu Zhulong Technology.

وتعتمد البطاريات النووية أو بطاريات النظائر المشعة على نظير الكربون-14 ومحوّل مصنوع من كربيد السيليكون (SiC) ، وتولد الكهرباء من خلال الاستفادة من الطاقة الناتجة عن تحلل النظير المشع. وبفضل العمر النصفي الطويل للنظائر المستخدمة، تستطيع هذه البطاريات العمل لعقود، بل وحتى لقرون، وهو ما يمنحها ميزة كبيرة مقارنة بالبطاريات الكيميائية التقليدية ، وقد استُخدمت بطاريات مماثلة بالفعل في مهمات فضائية، منها مسبارا فوياجر، ومركبة كيوريوسيتي الجوالة، والمسباران القمريان الصينيان تشانج إي-3 وتشانج إي-4.

يُعد نموذج "Qianjiyuan Tianshu" امتدادا لتصميم الفريق السابق "Zhulong-1" (التنين الشمعي-1)، الذي طُوِّر عام 2024، ومع احتوائه على مادة مشعة بنسبة لا تتجاوز 22%، ارتفعت قدرة البطارية بمقدار 2.6 مرة مع الحفاظ على الجهد الكهربائي والاستقرار ، ويزيد حجم البطارية قليلا على بوصة مكعبة واحدة (16.8 سنتيمترا مكعبا)، ويبلغ نشاطها الإشعاعي 129 ميلي كوري من الكربون-14، فيما تنتج تيارا كهربائيا بقوة 0.713 ميكروأمبير، وجهدا يبلغ 2.06 فولت، وقدرة قصوى تصل إلى 1.13 ميكروواط

قال رئيس الفريق من جامعة نورث ويست نورمال، سو ماوجين: "تعاني البطاريات السابقة من انخفاض القدرة، وضعف التكامل، وارتفاع التكلفة، لذلك ركز الفريق على تطوير بطارية صغيرة الحجم، وعالية الكفاءة، ومنخفضة التكلفة، ومصنّعة بالكامل محليا" ، وأوضح أن مبدأ عمل هذه البطارية يختلف عن البطاريات النووية التقليدية؛ فبدلا من تحويل الحرارة إلى كهرباء، تعتمد على التأثير المباشر لجسيمات بيتا في شبه موصل مصنوع من كربيد السيليكون .

يشبه هذا المبدأ إلى حد كبير آلية عمل الألواح الشمسية، إلا أن مصدر الطاقة هنا هو الإشعاع النووي، ما أتاح زيادة كثافة الطاقة الحجمية بنحو 15 ضعفا ، ويبلغ العمر النصفي للكربون-14 نحو 5730 عاما، لذلك يُقدَّر العمر التشغيلي للبطارية بآلاف السنين ، وبفضل صغر حجمها، واستقلاليتها، وطول عمرها، تُعد هذه البطارية مرشحة للاستخدام في التطبيقات الفضائية، والزرعات الطبية، وأجهزة الاستشعار عن بُعد، بما يتماشى مع استراتيجية تطوير بطاريات نووية صغيرة الحجم وعالية الأداء للاستخدامات الصناعية.