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中国首款碳-14核电池“烛龙一号”:开启微型核能技术新纪元

发布日期:2025-07-08  浏览次数:

  2024年,中国科研团队宣布成功研制全球领先的碳-14核电池“烛龙一号”,标志着我国在微型核能技术领域实现从跟跑到领跑的历史性跨越。这款新型核电池不仅填补了国内技术空白,更以颠覆性的性能指标,为医疗健康、深空探测、物联网等战略领域注入“永恒动力”,彰显中国在核能微型化赛道的创新实力。

  技术突破:核能高效转化的中国方案,核电池的核心在于将放射性同位素衰变产生的粒子动能转化为电能。传统核电池(如NASA的钚-238电池)依赖热电效应,能量转换效率不足5%,且依赖稀有同位素和高昂成本。“烛龙一号”通过自主创新,构建了“碳-14同位素+碳化硅半导体”的全新架构:

  材料革命:碳-14半衰期长达5730年,衰变释放的β射线穿透力弱、安全性高。科研团队攻克高纯度碳-14同位素提纯技术,结合碳化硅半导体材料的高耐辐照特性,将能量转换效率提升至8%,远超国际同类产品(通常低于5%)。

  极端耐受:在-100℃至200℃的极端温域下,电池仍可稳定输出433nW功率,能量密度达2200mWh/g,是三元锂电池的10倍。实验室测试显示,其驱动LED灯持续工作4个月,性能衰减率低于5%,完美适配无人值守场景需求。

  应用前景:从人体到星际的无限可能“,烛龙一号”的微型化、长寿命特征,使其在多个领域具备变革潜力:医疗革命:心脏起搏器、脑机接口等植入式设备依赖有限容量的传统电池,患者需反复手术更换。“烛龙一号”凭借50年超长寿命和生物安全性,有望成为“终身能源”,大幅降低医疗风险与经济负担。

  深空探测:传统核电池因同位素衰变限制,无法满足星际探测器百年级任务需求。碳-14的半衰期特性与模块化设计,使深空探测器可在火星基地、木星轨道等极端环境中持续运行数千年,为人类深空探索提供“不灭火种”。万物互联:在深海电缆监测、极地科考站、地下管网等无维护场景中,“烛龙一号”可替代化学电池,构建零碳排放的自主供电网络,推动物联网向“永久在线”时代演进。

  原料自主:秦山核电实现碳-14同位素量产,年供应量达100-150居里,彻底摆脱进口依赖。

  技术迭代:研发团队计划2025年推出“烛龙二号”,将体积缩小至硬币大小,成本降低50%,适配智能手表、植入传感器等消费级场景。

  产学研协同:西北师范大学与无锡贝塔医药等机构联合攻关,在碳化硅器件优化、同位素封装等环节形成技术壁垒,专利申请量位居全球首位。

  针对公众对核辐射的担忧,“烛龙一号”通过多层防护设计,将辐射剂量控制在0.1μSv/h以下(低于乘坐飞机时的0.3μSv/h)。其外壳可完全屏蔽β射线,即使破损也不会造成环境泄漏。相较于依赖化石燃料的传统能源体系,核电池全生命周期零碳排放的特性,更契合全球碳中和目标。

  点亮人类文明的“永恒之光”“烛龙一号”以《山海经》中掌昼夜、衔火精的神兽命名,寓意着中国科技对“永续能源”的不懈追求。这项突破不仅是材料科学与核物理的完美融合,更标志着人类能源利用范式从“储能”向“创能”的跨越。随着技术迭代与成本下降,微型核电池或将走进日常生活,成为支撑智慧社会的基础设施。在这条赛道上,中国正以自主创新重塑全球能源格局,为人类文明续写光明篇章

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