一場聚焦核能技術(shù)自主創(chuàng)新的成果發(fā)布會(huì)日前在甘肅省蘭州市落幕。該活動(dòng)由西北師范大學(xué)發(fā)起，甘肅燭龍科技有限公司承擔(dān)承辦工作，會(huì)上公開了全新品牌“千紀(jì)源”旗下的兩大研發(fā)產(chǎn)物——分別為“天樞”型碳-14核電池和“能樞”型碳化硅換能器。

在深空探測、極地作業(yè)、無人值守設(shè)備以及特種軍事裝備等領(lǐng)域，核電池一直扮演著不可替代的長期動(dòng)力角色，同時(shí)被視作國家未來能源版圖與科技自立的關(guān)鍵拼圖。不過，既往的工程實(shí)踐長期受困于三個(gè)瓶頸：輸出功率難以上升、結(jié)構(gòu)集成化程度不夠、制造成本居高不下。

西北師范大學(xué)該項(xiàng)目的主持人蘇茂根教授在介紹中透露，碳-14這種同位素的半衰期長達(dá)五千七百余年，由此制成的核電池在理論上具有數(shù)千年持續(xù)供能的潛力，且能在零下百攝氏度至零上兩百攝氏度的溫差范圍內(nèi)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該課題組借助碳-14放射源，將裝置的實(shí)際出力推升至微瓦級別，再配合碳化硅材質(zhì)的高效換能部件，力求為物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點(diǎn)、深海探測器及航天飛行器等提供一種無需維護(hù)、長期穩(wěn)定的電源解決方案。

若與去年十一月面世的國內(nèi)首款碳-14電池工程樣機(jī)“燭龍一號(hào)”相比，此次推出的“千紀(jì)源”系列在五個(gè)技術(shù)維度上實(shí)現(xiàn)了跨越——包括放射源的匹配工藝、碳化硅轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)、三維層疊封裝手法、智能化的電能調(diào)控，以及無外接電源的自感應(yīng)技術(shù)，由此搭建起一套完全擺脫外部依賴的國產(chǎn)技術(shù)框架。

具體到“天樞”型號(hào)，其外形體積被控制在16.8立方厘米，內(nèi)部裝填了129毫居里的碳-14源物質(zhì)。實(shí)測數(shù)據(jù)顯示，短路狀態(tài)下可產(chǎn)生0.713微安電流，開路電壓達(dá)到2.06伏，填充因子為0.77，最大能輸出1.13微瓦的功率。相比前代產(chǎn)品，各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)均有明顯躍升：放射源的比活度提高至原先的1.5倍，但所用源量只相當(dāng)于過去的22%，意味著原材料開支大幅壓縮；短路電流增強(qiáng)到2.5倍，填充因子從0.73優(yōu)化到0.77，最大輸出功率則攀升為之前的2.6倍。

更值得注意的是，在開路電壓與輸出穩(wěn)定性毫無折損的前提下，整體有效尺寸縮減至舊款的17%，而體積功率密度反過來提升了15.5倍。這一組數(shù)據(jù)徹底扭轉(zhuǎn)了早期碳-14電池效率低下、造價(jià)昂貴、體型笨重且功率密度欠佳的局面，完成了向小型化、大功率、低成本和高集成度的全面進(jìn)化。

此次“千紀(jì)源”系列的問世，實(shí)際上宣告我國在該領(lǐng)域已打通從同位素源、換能器件、安全封裝、微弱能量管理直至實(shí)際場景驗(yàn)證的完整自主鏈條，標(biāo)志著碳-14核電池事業(yè)邁入了全要素可控的新階段。

（集邦化合物半導(dǎo)體整理）

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