به گزارش پایگاه خبری تحلیلی اندیشه قرن؛ در شرایطی که جهان به دنبال منابع انرژی پایدار و طولانی‌مدت برای کاربردهای خاص است، چین از دستاوردی مهم در حوزه باتری‌های هسته‌ای رونمایی کرده است. این فناوری که از ایزوتوپ کربن-۱۴ با نیمه‌عمر ۵۷۳۰ سال استفاده می‌کند، می‌تواند تحولی اساسی در صنایع پزشکی، فضایی، ارتباطات و اکتشافات دوربرد ایجاد کند. در این گزارش، به بررسی مشخصات فنی، کاربردها و آخرین تحولات این فناوری می‌پردازیم.

«چولونگ یک»؛ اولین باتری کربن-۱۴ چین

«چولونگ یک» (Zhulong-1) اولین باتری هسته‌ای کربن-۱۴ چین است که توسط تیم‌های دانشگاه نورمال شمال‌غربی و شرکت ووشی بتا فارم‌تک ساخته شده است . نام این باتری از «چولونگ»، اژدهای اساطیری چین باستان که نماد نور و انرژی ابدی است، الهام گرفته شده است .

ویژگی‌های فنی کلیدی:

• منبع انرژی: ایزوتوپ کربن-۱۴ با نیمه‌عمر ۵۷۳۰ سال

• نیمه‌رسانا: کاربید سیلیکون (SiC) برای تبدیل انرژی هسته‌ای به برق

• عمر تئوری: چندین هزار سال (با نیمه‌عمر ۵۷۳۰ سال)

• کاهش عملکرد در ۵۰ سال: کمتر از ۵ درصد

• محدوده دمایی: ۱۰۰- تا ۲۰۰+ درجه سانتی‌گراد

• چگالی انرژی: ۲۲۰۰ میلی‌وات‌ساعت بر گرم (۱۰ برابر باتری‌های لیتیوم‌یونی تجاری)

• توان خروجی: ۴۳۳ نانووات با ولتاژ مدار باز ۲.۱ ولت

عملکرد و کاربردهای آزمایشی

محققان عملکرد این باتری را در آزمایش‌های عملی به اثبات رسانده‌اند. یک چراغ LED با استفاده از «چولونگ یک» به مدت نزدیک به ۴ ماه به‌طور مداوم روشن باقی مانده و بیش از ۳۵۰۰۰ فلاش پالسی داشته است . همچنین، محققان با اتصال باتری به یک ماژول ذخیره‌سازی انرژی، موفق شدند یک تراشه بلوتوث را راه‌اندازی کرده و سیگنال‌های بی‌سیم را ارسال و دریافت کنند .

کاربردهای بالقوه این فناوری عبارتند از:

• پزشکی: تأمین انرژی دائمی برای دستگاه‌های کاشتنی مانند ضربان‌سازهای قلبی و رابط‌های مغز و رایانه، که نیاز به تعویض باتری را از بین می‌برد و خطر جراحی‌های مکرر را کاهش می‌دهد

• اکتشافات فضایی و اعماق دریا: تأمین انرژی برای کاوشگرهای فضایی، کاوشگرهای مریخ و ماه، و تجهیزات اعماق دریا در شرایط سخت

• اینترنت اشیاء: پشتیبانی از شبکه‌های عظیم حسگرها بدون نیاز به تعویض باتری

• مناطق قطبی و بیابانی: تأمین انرژی برای تجهیزات در محیط‌های دورافتاده و غیرقابل دسترس

پیشرفت جدید؛ «هزاره‌گیان»؛ کوچک‌تر، قوی‌تر، مقرون‌به‌صرفه‌تر

در تازه‌ترین تحول، تیم پژوهشی در جولای ۲۰۲۶ از نسل جدیدی از این باتری‌ها با نام «هزاره‌گیان» (Qianjiyuan) رونمایی کرد که شامل دو محصول «هزاره‌گیان تیانشو» (Qianjiyuan Tianshu) و مبدل کاربید سیلیکون «هزاره‌گیان ننگشو» (Qianjiyuan Nengshu) است .

پنج突破 فنی این نسل جدید عبارتند از:

• کاهش چشمگیر حجم: حجم محصول به تنها ۱۷ درصد نسخه قبلی کاهش یافته و چگالی توان حجمی را ۱۵.۵ برابر افزایش داده است .

• افزایش توان خروجی: حداکثر توان خروجی به ۱.۱۳ میکرووات رسیده که ۲.۶ برابر نسخه قبلی است.

• کاهش مصرف مواد رادیواکتیو:用量 رادیوایزوتوپ به تنها ۲۲ درصد نمونه اولیه کاهش یافته است که هزینه تمام‌شده را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.

• بهره‌وری بالاتر: جریان اتصال کوتاه به ۲.۵ برابر نسخه قبلی افزایش یافته است.

• یکپارچگی بهتر: ساختار سه‌بعدی و تکنولوژی جدید بسته‌بندی، یکپارچگی سیستم را بهبود بخشیده است.

این دستاوردها نشان می‌دهد که فناوری باتری‌های کربن-۱۴ به سرعت در حال تکامل است و مسیر تجاری‌سازی را با سرعت بیشتری طی می‌کند.

نکات مهم و تذکرات

• توان پایین: این باتری‌ها در حال حاضر در محدوده میکرووات تا میلی‌وات کار می‌کنند و برای دستگاه‌های با مصرف انرژی بالا مناسب نیستند . کاربرد اصلی آنها در تجهیزات با توان پایین و نیاز به عمر طولانی است.

• مرحله توسعه: «چولونگ یک» هنوز در مرحله نمونه اولیه (پروتوتایپ) قرار دارد و تیم پژوهشی در حال کار بر روی کوچک‌سازی، کاهش هزینه و افزایش توان خروجی برای «چولونگ دو» است

• ایمنی: از کربن-۱۴ به‌دلیل ایمنی بالاتر و ساطع نکردن اشعه گاما استفاده شده است. این باتری فاقد واکنش‌های شیمیایی خطرناک است و ریسک حرارتی و سمی کمتری نسبت به باتری‌های لیتیوم‌یونی دارد .

• کاربردهای عملی: با وجود چشم‌اندازهای روشن، این فناوری هنوز در ابتدای راه است و کاربرد گسترده آن نیازمند زمان و سرمایه‌گذاری بیشتر است.

جمع‌بندی کاربردی

رونمایی چین از باتری هسته‌ای کربن-۱۴ با عمر چندین هزار ساله، نقطه عطفی در فناوری تأمین انرژی برای کاربردهای خاص محسوب می‌شود. این فناوری که با نام «چولونگ یک» شناخته می‌شود، می‌تواند در حوزه‌های پزشکی، فضایی، اینترنت اشیاء و اکتشافات دوربرد، انقلابی ایجاد کند. با پیشرفت‌های جدید در نسخه «هزاره‌گیان»، این فناوری گام‌های مؤثری به‌سوی کوچک‌سازی، کاهش هزینه و افزایش کارایی برداشته است. با این حال، این باتری‌ها هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارند و کاربرد گسترده آنها نیازمند زمان و سرمایه‌گذاری بیشتر است.

سوالات متداول

۱. باتری کربن-۱۴ چیست و چگونه کار می‌کند؟
باتری کربن-۱۴ یک باتری هسته‌ای است که از ایزوتوپ کربن-۱۴ با نیمه‌عمر ۵۷۳۰ سال برای تولید برق استفاده می‌کند. این باتری با استفاده از نیمه‌رساناهای کاربید سیلیکون، انرژی حاصل از واپاشی هسته‌ای را به الکتریسیته تبدیل می‌کند .

۲. عمر مفید این باتری چقدر است؟
با توجه به نیمه‌عمر ۵۷۳۰ ساله کربن-۱۴، این باتری به‌طور تئوری می‌تواند برای هزاران سال کار کند. کاهش عملکرد آن در ۵۰ سال کمتر از ۵ درصد است .

۳. آیا این باتری ایمن است؟
بله. کربن-۱۴ اشعه بتا با انرژی پایین منتشر می‌کند و اشعه گاما ندارد، که ایمنی آن را افزایش می‌دهد. همچنین فاقد واکنش‌های شیمیایی خطرناک است و ریسک حرارتی کمتری نسبت به باتری‌های لیتیوم-یونی دارد .

۴. کاربردهای اصلی این باتری چیست؟
این باتری برای دستگاه‌های کاشتنی پزشکی (مانند ضربان‌ساز)، کاوشگرهای فضایی، تجهیزات اعماق دریا، شبکه‌های حسگر اینترنت اشیاء و تجهیزات در مناطق دورافتاده و غیرقابل دسترس کاربرد دارد .

۵. تفاوت «چولونگ یک» و «هزاره‌گیان» چیست؟
«هزاره‌گیان» نسل جدیدی از این باتری‌هاست که حجم را به یک‌هفدهم کاهش داده، توان خروجی را ۲.۶ برابر افزایش داده و مصرف مواد رادیواکتیو را به ۲۲ درصد نسخه قبلی رسانده است .

پایان/*

اندیشه قرن را در ایتا، روبیکا، پیام رسان بله و تلگرام دنبال کنید.