Científicos han convertido residuos nucleares en baterías de diamantes súper eficientes

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Un equipo de científicos ha descubierto cómo usar los desechos nucleares como una fuente de energía, convirtiendo el gas radiactivo en diamantes artificiales que podrían usarse como baterías.

Estos diamantes, capaces de generar su propia corriente eléctrica, podrían, potencialmente, proporcionar energía durante miles de años, debido a la larga vida media de las sustancias radiactivas que las componen.

“No hay partes móviles involucradas, no se generan emisiones y no se requiere mantenimiento, solo [existe una] generación directa de electricidad”, dice el geoquímico Tom Scott de la Universidad de Bristol en el Reino Unido.

“Al encapsular materiales radiactivos dentro de diamantes, transformamos un problema a largo plazo de desechos nucleares en una batería de energía nuclear y un suministro a largo plazo de energía limpia”.

El equipo de Scott ha demostrado hasta ahora un prototipo de batería de diamante que utiliza un isótopo inestable de níquel (níquel-63) como fuente de radiación.

El níquel-63 tiene una vida media de aproximadamente 100 años, lo que significa que el prototipo de dispositivo de los investigadores seguiría teniendo alrededor del 50 por ciento de su “carga” en 100 años.

Pero los científicos dicen que existe una fuente aún mejor con la que podrían trabajar; y al hacerlo, acabaría proporcionando una solución para los enormes depósitos de desechos nucleares del Reino Unido [y de cualquier otro país con centrales de energía nuclear].

(imagen ampliable) Pilas de grafito de la central nuclear de Oldbury. Imagne: Prof. B Marsden, University of Manchester, NGRG

La primera generación de reactores nucleares Magnox en el Reino Unido, producida desde los años 1950 hasta 1970, utilizaba bloques de grafito para ayudar a mantener las reacciones nucleares, pero la técnica tenía un coste.

Durante el proceso, los mismos bloques de grafito se volvieron radiactivos, generando un isótopo de carbono inestable, el carbono-14. [Al hilo, no hace mucho mostramos una interesante representación que muestra el peso de varios tipos de energía en cada país del mundo conectando o desconectando su aporte a la energía del lugar: nuclear, combustibles fósiles o renovables. Puedes verlo aquí.]

El último de estos reactores Magnox fue retirado en 2015, pero después de décadas de generación de energía nuclear, hay una gran cantidad de residuos de subproductos sobrantes, con casi 95.000 toneladas de estos bloques de grafito que necesitan ser almacenadas y vigiladas bajo amplios dispositivos de seguridad mientras permanecen radiactivos. [En España, por su parte, existen 3.680 toneladas de grafito irradiado que también necesitan ser gestionadas]

Y eso podría ser un tiempo bastante largo, dado que el carbono-14 tiene una vida media de unos 5.730 años. [Si bien, como mostramos en esta historia, aún no se conocen con exactitud los peligros para la salud de un accidente nuclear]

Mientras que eso significa que el carbono-14 tiene que ser almacenado por un tiempo extremadamente largo, también significa que el material podría servir para fabricar baterías asombrosamente duraderas, si puede ser reutilizado como estructura del diamante, al igual que hizo el equipo con el níquel-63.

“El carbono-14 fue elegido como material de base porque emite una radiación de corto alcance, que es rápidamente absorbida por cualquier material sólido”, dice uno de los investigadores, Neil Fox.

(Imagen ampliable) La batería de diamante emitiría menos radiactividad que un plátano.

“Esto lo hace peligroso si se ingiere o toca con la piel expuesta, pero si se asegura dentro de un diamante, no podría escapar esta radiación de corto alcance. De hecho, el diamante es la sustancia más dura conocida por el hombre, no hay literalmente nada que pudiéramos usar que ofreciera más protección”.

El equipo compartió los detalles de su estudio en una conferencia “Ideas para cambiar el mundo” en la Universidad de Bristol, pero aún no han publicado su investigación, así que tendremos que esperar y ver para ver cómo podrían ser de viables realmente las baterías de Carbono-14.

Según los investigadores, las baterías de carbono 14 sólo serían aptas para aplicaciones de baja potencia, pero su eficacia sería de una escala completamente diferente.

“Una pila AA alcalina pesa unos 20 gramos, tiene una capacidad de almacenamiento de densidad de energía de 700 julios / gramo, y utiliza esta energía si se opera continuamente durante 24 horas”, explicó Scott a Luke Dormehl de Digital Trends.

“Una batería beta de diamante que contuviera 1 gramo de C14 produciría 15 julios por día y continuaría produciendo al mismo nivel durante 5.730 años, por lo que su capacidad de almacenamiento de energía total es de 2.7 Terajulios”.

Ese nivel de producción podría hacer que las baterías de diamante sean útiles “en situaciones en las que no sea factible cargar o reemplazar baterías convencionales”, dijo Scott en un comunicado de prensa.

“Las aplicaciones obvias podrían ser en aparatos eléctricos de baja potencia en los que se requiere una larga vida útil de la fuente de energía, como los marcapasos, los satélites, los aviones de gran altura o incluso las naves espaciales”.

Esto son solamente los primeros pasos, pero lo que es emocionante en esta investigación es que podría proporcionar un propósito útil para una gran cantidad de residuos radiactivos, además de hacer realidad baterías con una vida tan increíblemente extensa.

“Este es un gran ejemplo de dónde el Reino Unido [y el resto de países] podría literalmente sacar rendimiento a los desechos”, dijo Scott a Digital Trends.

Artículo publicado originalmente por Science Alert. Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-01-24T11:25:05+00:00