Recientemente, científicos chinos anunciaron oficialmente los resultados de su investigación sobre baterías de energía nuclear en la revista Nature . Por ello, el equipo de investigación del profesor Vuong Thu Ao, de la Universidad Dong Ngo (China), ha aprovechado los rayos alfa liberados por isótopos radiactivos para crear este tipo de batería.

En la actualidad, los isótopos radiactivos alfa son "candidatos" brillantes para las baterías micronucleares, debido a su alta energía de desintegración, de 4 a 6 megaelectronvoltios (MeV). La energía de la radiación alfa tiene el potencial de superar ampliamente la de los dispositivos de extracción de radioisótopos beta. Mientras tanto, la energía de desintegración del isótopo radiactivo beta más alta es de alrededor de varias decenas de kiloelectronvoltios (KeV).

A pesar de ser 8.000 veces más eficientes que las baterías convencionales, las baterías micronucleares aún están limitadas por su penetración extremadamente corta en los sólidos, lo que hace que las partículas alfa pierdan gran parte de su 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 isótopos alfa radiactivos mucho más que en teoría".

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

El diseño de la batería micronuclear tiene una capa integrada que actúa como una célula solar para aprovechar al máximo la radiación alfa. El equipo incorporó un transductor de energía: una capa de polímero que rodea el isótopo que transfiere la energía liberada durante la irradiación. Convirtiéndola en luz y electricidad, como una célula fotovoltaica.

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

La batería nuclear fotovoltaica convierte la radiación en energía eléctrica, tiene una larga vida útil y funciona independientemente de los cambios de temperatura, afirmó el equipo de investigación. En concreto, la batería micronuclear experimental tiene una eficiencia de conversión de energía total del 0,889% y genera 139 microvatios/curie.

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.

Del mismo modo, el convertidor de potencia también es muy estable y sus parámetros de rendimiento se mantienen casi constantes durante más de 200 horas de funcionamiento continuo. Con una vida media de 243Am de material radiactivo sintético, la batería micronuclear tiene una vida útil 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 de rendimiento de la batería (foto 4). Fuente de la fotografía: Laboratorio Clave de Medicina Nuclear y Seguridad Radiológica de China.

"Este es uno de los mayores avances en baterías nucleares en las últimas décadas", comentó el Diario de Ciencia y Tecnología de China . La investigación no sólo aborda las necesidades estratégicas y de seguridad de la energía nuclear en China, sino que también proporciona un nuevo enfoque para la utilización de desechos 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 que ha alcanzado numerosos logros importantes en proyectos de tratamiento de residuos nucleares y aguas residuales, así como en investigaciones sobre respuesta de emergencia a accidentes. Ha pasado muchos años centrándose en las necesidades estratégicas de China en el desarrollo nuclear sostenible y seguro.

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