ابتكار جديد لإمدادات الطاقة طويلة الأمد
كشف علماء صينيون عن بطارية نووية مبتكرة، يُقدَّر عمرها التشغيلي بآلاف السنين،
في خطوة قد تُحدث تحولاً في مجال إمدادات الطاقة للأنظمة ذاتية التشغيل،
وتفتح آفاقاً جديدة أمام المشاريع والتطبيقات طويلة الأمد.
وطُوِّرت البطارية ضمن تعاون بين باحثين من جامعة نورث ويست نورمال
وخبراء من شركة “Gansu Zhulong Technology”، وتعتمد في عملها على نظير الكربون-14 ومحوّل مصنوع من كربيد السيليكون “SiC”.
آلية عمل البطاريات النووية
تولّد البطاريات النووية، المعروفة أيضاً ببطاريات النظائر المشعة،
الكهرباء من خلال الاستفادة من الطاقة الناتجة عن تحلل النظائر المشعة.
وبفضل العمر النصفي الطويل للنظائر المستخدمة، تستطيع هذه البطاريات العمل لعقود، وربما لقرون،
ما يمنحها ميزة كبيرة مقارنة بالبطاريات الكيميائية التقليدية.
واستُخدمت بطاريات مماثلة سابقاً في عدد من المهمات الفضائية، من بينها مسبارا “فوياجر”،
ومركبة “كيوريوسيتي” الجوالة، إضافة إلى المسبارين القمريين الصينيين “تشانغ إي-3″ و”تشانغ إي-4”.
تطوير نموذج أكثر كفاءة
يُعد نموذج “Qianjiyuan Tianshu” امتداداً لتصميم الفريق السابق “Zhulong-1″، أو “التنين الشمعي-1″، الذي طُوِّر عام 2024.
وعلى الرغم من أن نسبة المادة المشعة في النموذج الجديد لا تتجاوز 22%،
فإن قدرة البطارية ارتفعت بمقدار 2.6 مرة، مع الحفاظ على الجهد الكهربائي والاستقرار.
حجم صغير وطاقة مستقرة
يزيد حجم البطارية قليلاً على بوصة مكعبة واحدة، أي نحو 16.8 سنتيمتراً مكعباً،
ويبلغ نشاطها الإشعاعي 129 ميلي كوري من الكربون-14.
كما تنتج تياراً كهربائياً بقوة 0.713 ميكروأمبير، وجهداً يبلغ 2.06 فولت،
فيما تصل قدرتها القصوى إلى 1.13 ميكروواط.
تصنيع محلي وتكلفة منخفضة
قال رئيس الفريق البحثي في جامعة نورث ويست نورمال، سو ماوجين،
إن البطاريات السابقة كانت تعاني من انخفاض القدرة، وضعف التكامل، وارتفاع التكلفة.
وأضاف أن الفريق ركز على تطوير بطارية صغيرة الحجم، وعالية الكفاءة، ومنخفضة التكلفة، ومصنّعة بالكامل محلياً.
تقنية تشبه عمل الألواح الشمسية
أوضح سو ماوجين أن مبدأ عمل البطارية يختلف عن البطاريات النووية التقليدية،
إذ لا تعتمد على تحويل الحرارة إلى كهرباء، بل على التأثير المباشر لجسيمات
بيتا في شبه موصل مصنوع من كربيد السيليكون.
وتشبه هذه الآلية إلى حد كبير طريقة عمل الألواح الشمسية،
غير أن مصدر الطاقة في هذه الحالة هو الإشعاع النووي، ما أتاح زيادة كثافة الطاقة الحجمية بنحو 15 ضعفاً.
عمر تشغيلي يمتد لآلاف السنين
يبلغ العمر النصفي للكربون-14 نحو 5730 عاماً، ولذلك يُقدَّر العمر التشغيلي للبطارية بآلاف السنين.
وبفضل صغر حجمها واستقلاليتها وطول عمرها، تُعد البطارية مرشحة للاستخدام في التطبيقات الفضائية، والزرعات الطبية، وأجهزة الاستشعار عن بُعد،
بما يتماشى مع استراتيجية تطوير بطاريات نووية صغيرة وعالية الأداء للاستخدامات الصناعية.