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Además de una larga vida útil, también se dice que la batería funciona bien en condiciones extremas.
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«A diferencia de las baterías tradicionales, esta batería nuclear funciona de forma segura en condiciones extremas, desde temperaturas de 120 a -60 grados Celsius (248 a -76 Fahrenheit), y es resistente a pinchazos y disparos sin incendiarse ni explotar», dijo Science and Technology Daily. en un artículo del 8 de enero.
El BV100 mide sólo 15 x 15 x 5 mm (0,59 x 0,59 x 0,2 pulgadas), con una potencia de salida de 100 microvatios y 3 voltios. La compañía dijo que planeaba producir en masa la batería a finales de este año e introducir una versión de 1 vatio el próximo año.
El principio subyacente de las baterías nucleares es la tecnología isotópica, propuesta por primera vez en 1913 por el físico británico Henry Moseley. Capta energía de la desintegración nuclear de elementos radiactivos.
A diferencia de la fisión o fusión nuclear, la desintegración nuclear es un proceso espontáneo en el que los isótopos emiten radiación, lo que da lugar a nuevos átomos más estables. Los científicos encapsulan estos isótopos y convierten la energía emitida en energía eléctrica utilizable.
La vida útil de una batería nuclear se correlaciona con la vida media del isótopo utilizado como fuente de energía. Por ejemplo, la vida media del nitrógeno-16 es de sólo 7,13 segundos, mientras que la del potasio-40 es de unos 1.300 millones de años. El BV100 utiliza níquel-63 como fuente de radiación, que tiene una vida media superior a 100 años, lo que garantiza que permanezca operativo durante su vida útil de 50 años.
Diferentes isótopos emiten partículas alfa o beta y rayos gamma durante la desintegración. Diferentes materias primas isotópicas pueden dar lugar a diversas rutas para fabricar baterías nucleares.
Por ejemplo, la batería nuclear del vehículo lunar Chang’e-3 de China, lanzada en 2013, utilizó un convertidor termoeléctrico para aprovechar el calor producido por las partículas alfa liberadas por la desintegración del plutonio-238 para generar electricidad. El rover Curiosity de la NASA en Marte utiliza una tecnología similar.
La batería BV100 está clasificada como betavoltaica y, mediante uniones semiconductoras, genera una corriente eléctrica directamente a partir de partículas beta (electrones) emitidas por una fuente radiactiva. En este caso, las partículas beta liberadas durante la desintegración del níquel-63 se irradian sobre el semiconductor de diamante para formar un campo eléctrico y lograr una producción de energía eléctrica cuando se conecta al circuito.
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Para mejorar la eficiencia de la conversión de energía, los investigadores de Betavolt desarrollaron un semiconductor de diamante monocristalino único, utilizando un diamante dopado con boro como sustrato y un método de deposición química de vapor de plasma para crear el convertidor semiconductor de diamante.
El BV100 utiliza una estructura modular, intercalando una capa de níquel-63 de 2 micrómetros de espesor entre dos semiconductores de diamante de 10 micrómetros de espesor, formando una unidad generadora de energía. Al conectar varios módulos de este tipo, los investigadores pueden configurar potencias de salida que van desde unos pocos microvatios hasta varios vatios.
«La eficiencia de conversión de energía de la batería actualmente es del 8,8 por ciento, con mejoras potenciales utilizando fuentes de radiación de níquel-63 de mayor pureza», dijo la compañía en su sitio web.
«Además de las aplicaciones en aviación, las baterías de isótopos también se utilizan en balizas de navegación submarina, marcapasos cardíacos y cables de aguas profundas», dijo Zhang Shixu, profesor asociado de la Escuela de Ciencia y Tecnología Nuclear de la Universidad de Lanzhou, en el noroeste de China.
Sin embargo, Zhang dijo que diseñar baterías nucleares para pequeños dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes y drones había sido un desafío.
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«Las preocupaciones incluyen la seguridad y el control nuclear, la protección contra la radiación que limita el rendimiento de la batería y el daño por radiación a los semiconductores debido a los rayos gamma que acompañan a la radiación beta en las baterías betavoltaicas», dijo.
CityLabs, una empresa de Estados Unidos, ha estado desarrollando baterías betavoltaicas utilizando isótopos de tritio desde 2010. Sus baterías nucleares no están ampliamente disponibles para los consumidores y solo suministran electricidad para dispositivos de baja potencia en el rango de nanovatios a microvatios y pueden ampliarse a milivatios. .
“El tritio es más seguro porque su radiación se bloquea fácilmente. Algunos marcapasos también utilizan tritio como fuente de radiación. Incluso si se filtra, puede excretarse rápidamente del cuerpo a través del metabolismo humano. En comparación, el níquel-63, utilizado en el BV100, emite una radiación más fuerte”, dijo Zhang.
La larga vida útil de las baterías nucleares también plantea preocupaciones sobre el reciclaje. «Actualmente, los principales casos de uso, como el aeroespacial y los marcapasos, no necesitan reciclaje, pero es una consideración para aplicaciones como las balizas polares de aguas profundas», dijo Zhang.
“Planeamos registrar y reciclar cada batería después de que comencemos a vender el producto. Además, el níquel-63 se descompone en cobre-63 no radiactivo, sin representar ningún riesgo de contaminación”, afirmó un investigador de Betavolt.
«La integración de baterías multietapa a menudo conduce a pérdidas de eficiencia, un área de investigación clave para los científicos», dijo Zhang. Añadió que obtener isótopos costosos, principalmente a través de importaciones, es crucial para fabricar baterías nucleares.
