In Cina la prima batteria a energia atomica per uso civile che dura 50 anni
16 gennaio 2024 - Le batterie a energia atomica inventate dall'azienda cinese Betavolt possono generare elettricità in modo stabile e autonomo per 50 anni senza necessità di ricarica o manutenzione, sono entrate nella fase pilota e verranno immesse sul mercato nella produzione di massa. Le batterie a energia atomica Betavolt utilizzano il decadimento di un isotopo del Nichel e possono soddisfare le esigenze di alimentazione a lunga durata in molteplici scenari come quello aerospaziale, apparecchiature di intelligenza artificiale, apparecchiature mediche, sistemi MEMS, sensori avanzati, piccoli droni e micro-robot
Quando ho letto il titolo di una news proveniente dalla Cina ho pensato subito alla solita fake, o ad un titolo accattivante per una notizia senza interesse.
Poi ho cominciato a leggere il contenuto e le argomentazioni sul brevetto di un'azienda cinese, la BETAVOLT TECHNOLOGY, che avrebbe sviluppato un progetto funzionante per costruire batterie nucleari che possono durare 50 anni senza mai ricaricarle o sostituirle e alimentare dispositivi di vario genere, dall'aerospaziale ai comuni pacemaker.
Leggendo le note caratteristiche riportate dalla Betavolt e facendo appello alle reminiscenze di fisica nucleare di decenni fa mi sono reso conto che l'invenzione cinese è di quelle che possono cambiare la marcia del mondo nel trovare soluzioni al problema imprescindibile che riguarda l'energia con cui far funzionare tutto quello che usiamo e ci circonda.
Energia disponibile, non inquinante, conveniente.
Ho postato il link al sito dell'azienda il 16 gennaio scorso e il giorno dopo anche l'autorevole South China Morning Star, un media un pò indipendente dal regime di Pechino, riportava con evidenza la notizia della batteria nucleare Made in China.
"Un'azienda in Cina ha sviluppato una batteria che, a suo dire, può durare più a lungo dei dispositivi che alimenta. Il BV100 a propulsione nucleare è più piccolo di una moneta e può fornire energia per 50 anni senza bisogno di ricarica, secondo la start-up con sede a Pechino Betavolt Technology, la società dietro il prodotto.
Il prototipo della batteria sfrutta l'energia rilasciata dagli isotopi nucleari e utilizza semiconduttori per convertire quell'energia in energia elettrica.
"La batteria potrebbe consentire a dispositivi come Smartphone per operare a tempo indeterminato senza ricarica o droni per volare senza atterrare", ha dichiarato la società sul suo sito web.
Oltre alla lunga durata, si dice che la batteria funzioni bene anche in condizioni estreme."
Oltre all'uso civile generale, una batteria di questo tipo potrebbe essere utilizzata in applicazioni militari come droni che volano continuamente o per dispositivi di monitoraggio in acque profonde che richiedono alimentatori di lunga durata in condizioni estreme, secondo gli esperti del settore.
Il BV100 misura solo 15 x 15 x 5 mm (0,59 x 0,59 x 0,2 pollici), con una potenza di uscita di 100 microwatt e 3 volt. L'azienda ha dichiarato di aver pianificato di produrre in serie la batteria entro la fine di quest'anno e di introdurre una versione da 1 watt l'anno prossimo.
L'idea di sfruttare il decadimento degli atomi di alcuni elementi per produrre energia non è nuova. Nelle missioni spaziali da più di 60 anni si utilizzano batterie nucleari che funzionano sul decadimento di radioisotopi come il Plutonio-238.
La produzione di raggi gamma e beta generata dal decadimento viene convertita in energia elettrica attraverso meccanismi complicati e con modalità non replicabili nell'uso civile quotidiano. I radioisotopi utilizzati hanno decadimenti molto lunghi di migliaia di anni e sono motivo di pericolosità in caso di incidenti o di smaltimento.
Nelle missioni spaziali il problema è marginale ma nell'uso civile era un ostacolo insormontabile.
I cinesi sarebbero riusciti a risolvere il problema con due novità.
La prima è l'utilizzo di un materiale come il Nichel, il cui isotopo 63 ha una vita media relativamente breve di un centinaio di anni, si trasforma in Rame, non è tossico come altri radioisotopi, si può smaltire più facilmente.
Ma la seconda novità è la più interessante. I cinesi sarebbero riusciti a trovare un modo innovativo per "trasformare e incanalare" gli elettroni derivati dai raggi beta.
"Il team di scienziati di Beta Volt ha sviluppato un semiconduttore diamantato monocristallino unico con uno spessore di soli 10 micron, mettendo un nichel-63 spesso 2 micron. Le lamelle sono poste tra due convertitori diamante-semiconduttore e convertono l'energia di decadimento della sorgente radioattiva in corrente elettrica, formando un'unità separata. Le batterie nucleari sono modulari, possono essere composte da decine o centinaia di moduli unitari indipendenti e possono essere utilizzate in serie e in parallelo, in modo da poter produrre batterie di diverse dimensioni e capacità."
"L'efficienza di conversione dell'energia della batteria è attualmente dell'8,8%, con potenziali miglioramenti utilizzando sorgenti di radiazioni al nichel-63 di maggiore purezza", ha dichiarato la società sul suo sito web.
"Oltre alle applicazioni aeronautiche, le batterie isotopiche sono utilizzate anche nei fari di navigazione sottomarina, nei pacemaker cardiaci e nei cavi d'alto mare", ha detto Zhang Shixu, professore associato della School of Nuclear Science and Technology dell'Università di Lanzhou, nel nord-ovest della Cina.
Tuttavia, Zhang ha affermato che la progettazione di batterie nucleari per piccoli dispositivi elettronici come smartphone e droni è stata una sfida.
"Le preoccupazioni includono la sicurezza e il controllo nucleare, la protezione dalle radiazioni che limita le prestazioni della batteria e i danni da radiazioni ai semiconduttori causati dai raggi gamma che accompagnano la radiazione beta nelle batterie betavoltaiche", ha detto.
CityLabs, un'azienda statunitense, sviluppa batterie betavoltaiche utilizzando isotopi di trizio dal 2010. Le loro batterie nucleari non sono ampiamente disponibili per i consumatori e forniscono elettricità solo per dispositivi a bassa potenza nell'intervallo da nanowatt a microwatt e possono essere estese a milliwatt.
"Il trizio è più sicuro, poiché le sue radiazioni sono facilmente bloccabili. Alcuni pacemaker utilizzano anche il trizio come sorgenti di radiazioni. Anche se c'è una perdita, può essere rapidamente espulso dal corpo attraverso il metabolismo umano. In confronto, il nichel-63, utilizzato nel BV100, emette radiazioni più forti", ha detto Zhang.
Anche la lunga durata delle batterie nucleari solleva preoccupazioni per il riciclaggio. "Attualmente, i principali casi d'uso come il settore aerospaziale e i pacemaker non richiedono il riciclaggio, ma è una considerazione che vale solo per applicazioni come i fari polari di acque profonde", ha detto Zhang.
"Abbiamo in programma di registrare e riciclare ogni batteria dopo aver iniziato a vendere il prodotto. Inoltre, il nichel-63 decade in rame-63 non radioattivo, senza rappresentare una minaccia di inquinamento", ha detto un ricercatore di Betavolt.
Immagino un robot umanoide dotato di Intelligenza Artificiale e "alimentato" da batterie isotopiche che durano oltre 50 anni.
Un simile robot avrebbe un'autonomia energetica impareggiabile nei confronti degli esseri umani biologici che invece devono "alimentarsi" almeno una volta al giorno per funzionare.