Una batería convierte desechos nucleares en electricidad con luz

Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Ohio State han desarrollado una batería que puede convertir la energía nuclear en electricidad mediante la emisión de luz.

Las centrales nucleares, que generan alrededor del 20% de toda la electricidad producida en los Estados Unidos, casi no producen emisiones de gases de efecto invernadero. Sin embargo, estos sistemas generan desechos radiactivos, que pueden ser peligrosos para la salud humana y el medio ambiente. La eliminación segura de estos desechos puede ser un desafío.

Utilizando una combinación de cristales centelleadores, materiales de alta densidad que emiten luz cuando absorben radiación y células solares, el equipo demostró que la radiación gamma ambiental podría ser recolectada para producir una salida eléctrica lo suficientemente fuerte como para alimentar la microelectrónica, como los microchips.

Para probar esta batería, que es un prototipo de unos 4 centímetros cúbicos de tamaño, los investigadores utilizaron dos fuentes radiactivas diferentes, cesio-137 y cobalto-60, algunos de los productos de fisión más importantes que provienen del combustible nuclear gastado. La batería fue probada en el Laboratorio de Reactores Nucleares (NRL) de Ohio State.

Sus resultados mostraron que cuando se utilizó cesio-137, la batería generó 288 nanovatios. Sin embargo, con el isótopo mucho más fuerte, el cobalto-60, la batería produjo 1,5 microvatios de energía, aproximadamente lo suficiente para encender un sensor diminuto.

Aunque la mayoría de las salidas de energía para hogares y dispositivos electrónicos se miden en kilovatios, esto sugiere que con la fuente de energía adecuada, dichos dispositivos podrían ampliarse para aplicaciones específicas en el nivel de vatios o más, dijo en un comunicado Raymond Cao, autor principal del estudio y profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en Ohio State.

El estudio fue publicado recientemente en la revista Optical Materials: X.

BATERÍA SEGURA

Los investigadores dijeron que estas baterías se utilizarían cerca de donde se producen los desechos nucleares, como en piscinas de almacenamiento de desechos nucleares o sistemas nucleares para la exploración espacial y de aguas profundas; no están diseñadas para uso público. Afortunadamente, aunque la radiación gamma utilizada en este trabajo es aproximadamente cien veces más penetrante que una radiografía o una tomografía computarizada normal, la batería en sí no incorpora materiales radiactivos, lo que significa que aún es seguro tocarla.

"Estamos recolectando algo que se considera un desecho y, por naturaleza, estamos tratando de convertirlo en un tesoro", dijo Cao, quien también se desempeña como director del Laboratorio de Reactores Nucleares de Ohio State.

Según el estudio, la batería del equipo también puede haber experimentado un aumento de potencia debido a la composición del prototipo de cristal centelleador que el equipo optó por utilizar. Descubrieron que incluso la forma y el tamaño de los cristales pueden afectar la salida eléctrica final, ya que un mayor volumen le permite absorber más radiación y convertir esa energía adicional en más luz. Una superficie más grande también ayuda a la célula solar a generar energía.