Recientemente, científicos chinos anunciaron oficialmente los resultados de su investigación sobre baterías de energía nuclear en la revista Nature . Así, el equipo de investigación del profesor Wang Shu Ao, de la Universidad Dong Wu (China), aprovechó los rayos alfa liberados por isótopos radiactivos para crear este tipo de batería.

Actualmente, los isótopos radiactivos alfa son candidatos prometedores para las baterías micronucleares debido a su alta energía de desintegración, de 4 a 6 megaelectronvoltios (MeV). La energía potencial de los rayos alfa supera con creces la de los dispositivos de minería de isótopos radiactivos beta. Mientras tanto, la energía de desintegración más alta de los isótopos radiactivos beta es de varias decenas de kiloelectronvoltios (KeV).

Aunque su eficiencia es 8000 veces superior a la de las baterías convencionales, la batería micronuclear aún presenta limitaciones, ya que la penetración extremadamente corta en los sólidos provoca que las partículas alfa pierdan mucha energía por autoabsorción. Según el profesor Vuong Thu Ao, jefe del equipo de investigación: «El efecto de autoabsorción reduce la capacidad real de la batería micronuclear de radioisótopos alfa mucho más que la teórica».

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Ilustración de una batería micronuclear creada por científicos chinos. Fuente de la foto: SCMP

El diseño de la batería micronuclear cuenta con una capa integrada que actúa como una célula solar para aprovechar al máximo la radioación alfa. El equipo incorporó un convertidor de energía: una capa de polímero que rodea el isótopo y que transfiere la energía liberada durante la radioación, convirtiéndola en luz y electricidad, como una célula fotovoltaica.

Según esta investigación, utilizando tan solo 11 microcurios (μCi) de la sustancia radiactiva sintética 243Am, el complejo produjo luminiscencia a partir de los rayos alfa emitidos por el proceso de desintegración isotópica. En otro experimento, se determinó que la potencia de luminiscencia era de 11,88 nanovatios (nW), con una eficiencia de conversión de la energía del proceso de desintegración en luz del 3,43 %.

El equipo de investigación confirma que la batería nuclear fotovoltaica, que convierte la radioción en energía eléctrica, tiene una larga vida útil y funciona independientemente de los cambios de temperatura. En concreto, la batería micronuclear experimental tiene una eficiencia total de conversión de energía del 0,889 % y genera 139 microvatios/curio.

La batería micronuclear desarrollada por el equipo de investigación ha sido rigurosamente verificada a través de teorías y muchos experimentos, demostrando que su eficiencia de conversión de energía es 8.000 veces mayor que la de las estructuras de baterías convencionales.

De igual manera, el convertidor de potencia también es altamente estable, con parámetros de rendimiento que se mantienen prácticamente constantes durante más de 200 horas de funcionamiento continuo. Con una vida media de 243 Am de material radioactivo sintético, la batería micronuclear tiene una vidaútil de hasta varios siglos.

Estructura de la batería (foto 1), características del convertidor de energía (foto 2), resultados de investigación teórica y experimental (foto 3) y resultados del rendimiento de la batería (foto 4). Fuente de la foto: Laboratorio Clave de Investigación de Medicina Nuclear y Seguridad Radiológica de China.

"Este es uno de los mayores avances en baterías nucleares de las últimas décadas", comentó el Diario de Ciencia y Tecnología de China . Investigate no solo aborda las necesidades estratégicas en seguridad en China en materia de energía nuclear, sino que también ofrece un nuevo enfoque para el uso de residuos nucleares y nucleidos actínidos fuera del ciclo del combustible nuclear.

El periódico SCMP evaluó lo siguiente: «La larga vida media y la desintegración alfa de alta energía de algunos isótopos se manifiestan en forma de toxicidad radiactiva de los residuos nucleares. Sin embargo, estos isótopos aún ofrecen la ventaja de su larga vida y alta energía».

El profesor Wang Shu Ao es un científico chino con grandes logros en proyectos de tratamiento de residuos nucleares y aguas residuales, así como en la investigación sobre la respuesta a emergencias ante accidentes. Ha dedicado muchos años a las necesidades estratégicas de China para un desarrollo nuclear sostenible y seguro.

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