Batteria nucleare: energia atomica diventa realtà per usi civili

Le attività di ricerca incentrate sullo sviluppo di batterie di nuova generazione guardano al raggiungimento di molteplici ambiziosi obiettivi. Gli sforzi di produttori, accademici e scienziati sono concentrati su diverse aree chiave: accrescere l’efficienza energetica, ridurre dimensioni e peso a fronte di una capacità più elevata, aumentare la durata della carica e la sicurezza.

Il lavoro è inoltre incentrato sullo sviluppo di batterie sostenibili, utilizzando materiali meno dannosi per l’ambiente e che siano riciclabili. Ridurre l’utilizzo del litio nelle moderne batterie, con tutto ciò che ne consegue, è un traguardo di primo piano. Come abbiamo spiegato nell’articolo, grazie all’utilizzo combinato di intelligenza artificiale e HPC, Microsoft e PNNL hanno recentemente compiuto un passo importante proprio in questa direzione.

Cosa sono le batterie nucleari e come funzionano

Alcune ricerche si stanno concentrando anche sulle cosiddette batterie nucleari: sono dispositivi che convertono l’energia nucleare in energia elettrica. Funzionano attraverso una reazione nucleare spontanea, in particolare un decadimento beta, in cui un elemento chimico si trasforma in un altro elemento, generando elettricità.

Queste batterie hanno trovato impiego in svariate applicazioni, ad esempio nelle missioni spaziali. L’obiettivo è infatti quello di assicurare energia costante per lunghi periodi senza la necessità di sostituzione o di ricarica. Alcuni dispositivi medici hanno utilizzato batterie nucleari, adoperate in quelle situazioni in cui è richiesta un’affidabile e duratura fornitura di energia elettrica.

Le batterie atomiche non sono quindi una novità: la tecnologia, ampiamente studiata dagli USA e dall’Unione Sovietica negli anni ’60, ha trovato spazio in tanti campi applicativi. Il fatto è che, sino ad oggi, le batterie nucleari termoelettriche erano ingombranti, pesanti e costose, rendendole inadatte all’uso civile.

Gli esperti sottolineano che queste batterie non pongono problemi per il loro smaltimento al termine del loro ciclo di vita poiché la completa scarica coincide con la fine del decadimento radioattivo.

Betavolt introduce l’utilizzo delle batterie nucleari in ambito civile

Pensate che l’utilizzo di batterie a energia atomica in ambito civile sia fantascienza? L’azienda cinese Betavolt ha annunciato la realizzazione di un esemplare di batteria nucleare ultracompatto, dal nome BB100. Delle dimensioni di 15 x 15 x 5 mm, paragonabili a quelle di una moneta, la prima batteria congegnata da Betavolt sarebbe in grado di fornire 100 microwatt di potenza per 50 anni, senza bisogno di alcuna operazione di ricarica.

Il dispositivo produce 8,64 joule di energia al giorno e 3.153 joule di energia all’anno; il design modulare consente di collegare più batterie per ottenere una potenza superiore.

La tecnologia messa a punto da Betavolt combina l’uso dell’isotopo nichel-63 e del silicio con struttura a forma di diamante. Il decadimento radioattivo dell’isotopo nichel-63 genera elettricità mentre l’uso del silicio diamantato di quarta generazione contribuisce a migliorare l’efficienza e le prestazioni complessive della batteria nucleare. La scelta tecnica operata dagli ingegneri di Betavolt permette inoltre di miniaturizzare la batteria mantenendo bassi i costi di produzione.

Secondo Betavolt, la nuova batteria è già entrata in produzione (per quello che riguarda la “fase pilota”): sarà presto prodotta su larga scala e lanciata successivamente sul mercato.

Il futuro delle batterie nucleari

A differenza delle batterie chimiche come quelle agli ioni di litio, le batterie atomiche sono batterie fisiche con una densità energetica significativamente più elevata: 1 grammo di batteria è in grado di immagazzinare 3.300 Wh di energia.

Inoltre, a differenza delle batterie chimiche, le batterie nucleari non hanno la tendenza di prendere fuoco o esplodere. La natura autogenerante lungo una finestra temporale di 50 anni, rende queste batterie non limitate dal numero di cicli di ricarica, come avviene nel caso delle batterie chimiche (che tipicamente sopportano circa 2.000 cicli di carica-scarica).

Betavolt prevede di lanciare una batteria da 1W nel 2025. Previo ottenimento del “via libera” da parte degli enti regolatori preposti, le batterie nucleari potrebbero alimentare anche i dispositivi elettronici consumer senza la necessità di ricarica.

Questi dispositivi di alimentazione offrono una potenza stabile, che rimane invariata in ambienti difficili e con carichi variabili. Possono operare in un intervallo di temperatura da -60 a 120 °C senza alcuna variazione delle prestazioni e non manifestano fenomeni di autoscarica.

La società ha inoltre rivelato che si stanno effettuando test con altri isotopi in modo tale da estendere ulteriormente la durata delle batterie.

Le immagine pubblicate nell’articolo sono tratte dal comunicato “Betavolt sviluppa con successo batterie a energia atomica per uso civile“.