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| . Los residuos nucleares son peligrosos y duraderos, pero puede haber una manera de utilizarlos para generar electricidad mientras están almacenados.Imagen de kalhh en Pixabay |
Los investigadores han desarrollado una batería que funciona de manera eficaz con residuos nucleares, una idea que recuerda a Godzilla, el monstruo colosal que se alimenta de radiación.
La energía nuclear es un tema polémico. Por un lado, representa alrededor del 20 por ciento de la producción eléctrica de los EE. UU. y contribuye muy poco a las emisiones de carbono del país. Por otro lado, los residuos radiactivos son un problema importante, ya que no solo son peligrosos para los humanos, los animales y el medio ambiente, sino que también son difíciles de eliminar. Esto significa que pueden seguir siendo una amenaza durante miles de años hasta que se descomponen a niveles seguros (pero incluso entonces, algunos componentes pueden seguir siendo peligrosamente radiactivos durante decenas de miles de años).
Pero ¿qué pasaría si esos residuos nucleares fueran en sí mismos una fuente de energía? Bueno, los investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han creado una batería, de solo 4 centímetros cúbicos (0,24 pulgadas cúbicas) de tamaño, que puede convertir la energía nuclear en electricidad mediante la emisión de luz. Aunque funcionan con fuentes radiactivas, las baterías en sí mismas no contienen ningún material radiactivo, por lo que también son seguras al tacto.
Los investigadores han demostrado que la radiación gamma ambiental (radiación ionizante dañina) podría ser recolectada de los desechos nucleares utilizando una combinación de cristales centelleadores (que emiten luz cuando absorben la radiación ionizante) y células solares. El equipo cree que este proceso podría producir suficiente electricidad para alimentar la microelectrónica, como los microchips.
"Estamos recolectando algo que se considera un desecho y que, por naturaleza, tratamos de convertirlo en un tesoro", dijo Raymond Cao, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en Ohio State y director del Laboratorio de Reactores Nucleares de Ohio State, en un comunicado.
Probaron un prototipo de la batería utilizando dos fuentes radiactivas diferentes: cesio-137 y cobalto-60, algunos de los subproductos más comunes de la fisión nuclear.
Al probarlo con cesio-137, el equipo descubrió que la batería producía 288 nanovatios. Para ponerlo en contexto, un nanovatio es una milmillonésima parte de un vatio, y se necesita uno de esos para tener un televisor en modo de espera. Sin embargo, la situación era diferente cuando se utilizó cobalto-60; en ese caso, la batería producía 1,5 microvatios (los microvatios son una millonésima parte de un vatio) de potencia. Esta era aproximadamente la cantidad necesaria para encender un sensor pequeño.
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| ¿Qué pasaría si esos residuos nucleares fueran en sí mismos una fuente de energía? Imagen de ar130405 en Pixabay |
Curiosamente, Cao y sus colegas creen que su prototipo de batería puede haber experimentado un aumento de potencia debido a la composición del cristal centelleador prototipo que utilizaron, ya que su forma y tamaño influyen en la salida eléctrica final. Los cristales con mayor volumen pueden absorber más radiación y convertirla en más luz.
"Estos son resultados revolucionarios en términos de potencia de salida", dijo Ibrahim Oksuz, coautor del estudio e investigador asociado en ingeniería mecánica y aeroespacial en Ohio State. "Este proceso de dos pasos todavía está en sus etapas preliminares, pero el siguiente paso implica generar mayores vatios con construcciones a mayor escala".
Sin duda, no es suficiente para alimentar algo como una casa (que requiere kilovatios), pero con la fuente de energía adecuada, estos dispositivos podrían ampliarse para aplicaciones específicas al menos al nivel de vatios o por encima. Esto significa que las baterías no se destinarían al uso público. En cambio, el objetivo es que se utilicen donde se producen desechos nucleares, como en piscinas de almacenamiento de desechos nucleares o sistemas nucleares para la exploración espacial y de aguas profundas.
Como es probable que estas baterías solo se utilicen en entornos con altos niveles de radiación, podrían usarse durante largos períodos sin contaminar su entorno y sin mantenimiento rutinario.
Sin embargo, sería bastante caro ampliar estas tecnologías a menos que se puedan fabricar de manera confiable. Antes de eso, se necesita más investigación para evaluar la utilidad y las limitaciones de las baterías, especialmente el tiempo que pueden funcionar una vez instaladas.
No obstante, Oksuz dijo que el concepto sigue siendo "muy prometedor".
"Todavía hay mucho margen de mejora, pero creo que en el futuro, este enfoque se abrirá un espacio importante tanto en la producción de energía como en la industria de sensores".
El estudio se publica en Optical Materials: X.