La Cina continua a stupire il panorama globale con le sue straordinarie innovazioni nel campo dell’energia. Di recente, un gruppo di esperti ha presentato un prototipo di batteria nucleare che offre un’autonomia impressionante di cinquant’anni senza necessità di interventi esterni. Questo dispositivo si distingue per la sua efficienza, che supera di tre volte quella dei modelli tradizionali. La ricerca è stata guidata da Haisheng San, professore presso l’Università di Xiamen, e Xin Li, ricercatore dell’Istituto cinese di energia atomica.
Innovazione e sostenibilità
Gli studiosi hanno messo in luce i limiti delle tecnologie energetiche convenzionali, come le batterie chimiche e le celle a combustibile, che non garantiscono un funzionamento continuo in ambienti ostili per periodi prolungati. La bassa densità energetica, la dipendenza da condizioni atmosferiche favorevoli e la necessità di manutenzione frequente compromettono la loro affidabilità.
Per superare queste sfide, il team ha progettato celle radio-fotovoltaiche utilizzando stronzio-90, un isotopo radioattivo. Queste celle sono integrate in una struttura ottica innovativa denominata waveguide light concentration (WLC). Al centro del dispositivo si trova un cristallo scintillatore GAGG:Ce, noto per la sua luminosità e capace di emettere fotoni con un picco a 520 nanometri. L’energia rilasciata dallo stronzio-90 viene convertita in luce, che viene poi canalizzata verso le celle fotovoltaiche per generare elettricità.
Risultati sperimentali
Durante le prove, un singolo modulo ha raggiunto un’eccezionale efficienza di conversione del 2,96%, un risultato che supera di gran lunga quanto ottenuto finora con strutture simili. Questo modulo ha prodotto 48,9 microwatt, mentre una configurazione con più moduli ha raggiunto i 3,17 milliwatt. Le prestazioni elettriche hanno mostrato un voltaggio a circuito aperto di 2,14 volt e una corrente di cortocircuito di 2,23 milliampere, un equilibrio che i ricercatori definiscono ottimale tra stabilità ed efficienza.
Ciò che colpisce maggiormente è la durabilità del dispositivo. Simulando l’equivalente di cinquant’anni di esposizione alle radiazioni, i test hanno rivelato che i dispositivi hanno subito solo una diminuzione del 13,8% nelle prestazioni ottiche. Questo implica che, dopo un utilizzo continuativo di mezzo secolo, la batteria continuerebbe a funzionare in modo più che accettabile.
Verso il futuro
Il fulcro dell’innovazione risiede nella struttura WLC, che consente di convogliare la luce emessa dallo scintillatore direttamente verso le celle, riducendo al minimo le dispersioni. L’assenza di parti meccaniche in movimento e la mancanza di necessità di rifornimenti esterni rendono questo sistema particolarmente adatto per missioni a lungo termine, dove la manutenzione è impraticabile.
Tuttavia, gli scienziati avvertono che ci sono ancora sfide da affrontare prima di poter considerare una produzione su larga scala. I costi e la disponibilità dello stronzio-90 rappresentano ostacoli significativi. Nonostante ciò, i risultati ottenuti segnano un passo cruciale verso batterie nucleari compatte e durevoli, ideali per applicazioni in sonde spaziali, sensori remoti o infrastrutture sottomarine che richiedono energia costante per decenni.
