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Gli scienziati del Korea Institute of Science and Technology di Daegu hanno creato una batteria nucleare compatta in grado di generare elettricità per decenni senza i rischi solitamente associati alla radioattività.
Il nuovo dispositivo è una cella a colorante beta-voltaico alimentata dal carbonio-14, un isotopo radioattivo che emette particelle beta. Queste particelle, essenzialmente elettroni ad alta energia, colpiscono un semiconduttore di biossido di titanio rivestito con un colorante a base di rutenio, facendone uscire gli elettroni e creando una corrente elettrica.
L’emivita del carbonio-14 è di circa 5.730 anni, il che consente teoricamente alla batteria di conservare metà della sua capacità iniziale dopo migliaia di anni. Ma nella pratica la produzione diminuisce molto più rapidamente: i materiali sono ancora soggetti a distruzione. Tuttavia, il potenziale della tecnologia è impressionante. Il prototipo attuale fornisce 20,75 nanowatt per centimetro quadrato per millicurie con un’efficienza del 2,86%. In parole povere, questa batteria delle dimensioni di un’aspirina fornisce circa lo 0,4% della potenza necessaria per far funzionare una calcolatrice tascabile. Per funzionare, sarebbero necessari altri 240 elementi circa.
Sebbene la sua potenza sia modesta, è sufficiente ad alimentare dispositivi medici impiantabili come pacemaker o sensori per la raccolta di dati ambientali. La tecnologia può essere utilizzata anche per alimentare tag RFID, microcircuiti e caricare condensatori in dispositivi che richiedono un impulso energetico breve ma potente. Questa direzione è promettente per l’elettronica ad altissima efficienza energetica, ma è ancora nelle prime fasi di sviluppo.
Il vantaggio principale è la sicurezza. Contrariamente a quanto si pensa comunemente del termine “nucleare“, il dispositivo non richiede una protezione complessa. Le particelle beta del carbonio-14 sono deboli e si trovano ovunque, anche nel corpo umano. Per la schermatura è sufficiente uno strato sottile di alluminio. La batteria è completamente solida, priva di materiali infiammabili e, in termini di sicurezza, può addirittura superare le batterie agli ioni di litio, soggette a surriscaldamento ed esplosioni.
In generale, l’idea delle batterie nucleari non è nuova. I primi dispositivi di questo tipo apparvero negli anni ’50, quando negli USA venne sviluppato un elemento basato sullo stronzio-90. Successivamente, negli anni ’60, i generatori termoelettrici a radioisotopi con plutonio-238 iniziarono a essere utilizzati nelle missioni spaziali. Uno dei primi esempi fu il satellite Transit 4A, utilizzato in uno dei primi sistemi di navigazione satellitare, il predecessore del GPS.
Negli ultimi anni l’interesse per le batterie nucleari è tornato a crescere. Ad esempio, Betavolt ha introdotto una batteria da 3 volt con nichel-63 e un semiconduttore al diamante, progettata per durare 50 anni. E Arkenlight sta sviluppando batterie basate sui diamanti al carbonio-14. Sebbene i principi rimangano gli stessi, i progressi nei materiali e nella sicurezza stanno avvicinando la tecnologia all’uso nel mondo reale, senza la necessità di costruire reattori nucleari.
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