O echipă de ingineri chinezi a creat o baterie nucleară, care poate furniza energie 100 ani fără epuizare şi fără reîncărcare

Energia nucleară operează adeseori la parametri de neegalat faţă de orice alte soluţii energetice. Tocmai de asta, încă de când există primele centrale nucleare şi primele submarine sau nave, au existat nenumăraţi ingineri şi pasionaţi auto care au visat fie la un mini reactor nuclear care să propulseze o maşină cu o sursă de energie suficientă pentru toată durata de viaţă a maşinii, fie o baterie nucleară, care să poată furniza electricitate pentru perioade similar de lungi. Acum o echipă de inginerii de la universitatea NWNU din Gansu, China, în colaborare cei de la o companie specializată în combustibili nucleari, au creau o baterie nucleară, care poate furniza timp de 100 ani, fără epuizare şi fără reîncărcare, numită Zhulong-1.

Foto: Noua baterie nucleară chinezească

E a doua baterie nucleară anunţată de chinezi în ultimele 14 luni, prima folosind un izotop numit Nichel 63 şi promiţând o durată de viaţă de 50 de ani. Bateria despre care vorbim azi foloseşte un izotop numit Carbon-14.

Foto: Bateria creată acum un an, pe bază de Nichel 63

Forma cea mai cunoscută a carbonului e Carbon-12, şi e cel uzual, el cuantificând 99,8% din tot carbonul existent în lume. O formă mai rară e Carbon-13, iar izotopul Carbon-14 e atât de rar, încât această ipostază survine o dată la un miliard de atomi de carbon.

Totuşi, anume această formă e radioactivă şi are o perioadă de dezintegrare de 5.730 de ani, dezintegrarea transformând Carbon-14 în Azot-14. Carbon-14 are 6 protoni şi 8 neutroni în nucleul său, iar în timp unul din neutroni se transformă în proton, emiţând o particulă beta, un electron, şi un antineutrino. După acest proces nucleul are 7 protoni şi 7 neutroni, ceea ce-l transformă în Azot-14. Şi tocmai în acest proces de descompunere în timp a izotopilor radioactivi se ascunde genialitatea acestor baterii.

Foto: Reprezentarea grafică pentru Carbon-14

Particulele beta au energie cinetică în ele, iar aceste particule sunt capturate de un semiconductor, iar în momentul capturării acestor electroni, energia e transferată atomilor din semiconductor. Aceeaşi energie eliberează atomi, care încep a se mişca prin material. Mişcarea acestora generează curent electric. Iar acest curent electric e exact produsul final dorit de ingineri. Şi întrucât procesul de dezintegrare a izotopului radioactiv în acest caz durează 5.730 de ani, tot atâta timp de va genera şi energie.

Doar că pentru o baterie e important ca ea să fie cât mai aproape de puterea sa iniţială omologată, iar inginerii chinezi au calculat că după 50 de ani de furnizare de electricitate, bateria va avea o degradare de 5%, iar după 100 ani — de 10%. Nu vorbim de o degradare a capacităţii de stocare, ca în definiţia clasică a bateriilor folosite la maşini electrice, pentru că bateria despre care vorbim azi nu poate fi încărcată. Degradarea aici e manifestată prin scăderea uşoară a produsului dintre volţii şi amperii pe care bateria îi va putea furniza peste 50 sau 100 ani.

Avantajul acestui izotop de carbon e în radioactivitatea sa mai scăzută, ceea ce înseamnă în cazul unor incidente, nu va exista o contaminare masivă, fapt foarte important pentru o tehnologie care ar putea ajunge la scară largă, la îndemâna oricui. Un alt avantaj imens e că procesele chimice şi fizice ale dezintegrării sunt atât de stabile, încât bateria ar funcţiona la fel de bine la temperaturi de la -100 grade Celsius până la +200 grade Celsius. Deci, cam toate temperaturile imaginabile pe pământ.

Inginerii care au creat bateria Zhulong-1 spun că şi densitatea sa energetică e excelentă, de 10 ori mai mare decât actualele baterii litiu-ion. Însă aici densitatea trebuie raportată mai mult la putere decât la capacitate de stocare. O baterie de maşină electrică, care poate furniza 400 kW putere, spre exemplu, ar cântări vreo 600-700 kg în prezent. Una nucleară cu Carbon-14 ar cântări 60-70 kg la aceeaşi putere de 400 kW. Doar că ea ar livra energie 50-100 ani pentru acea maşină şi astfel ar exclude cu totul problema încărcării la staţie sau problema autonomiei!

Dar, deocamdată inginerii nu riscă să prognozeze instalarea acestor baterii nucleare pe maşini electrice, cel puţin nu din start. Asemenea baterii s-ar putea regăsi iniţial pe dispozitive mici, localizate în locuri cu acces greu, precum stimulatoarele cardiace, senzorii sau utilaje situate în mare, în adâncuri.

E cert, însă, că în ultimul timp China avansează tot mai mult în acest baterii şi studiază diverşi izotopi pentru a-l găsit pe cel mai potrivit. E curios şi faptul că acum un an China nu putea produce de una singură izotop Carbon-14 şi îl importa din alte ţări. Acum deja poate, iar materialul folosit în bateria despre care vorbim azi, e făcut de compania care a colaborat cu universitatea, numită Wuxi Beita Pharmatech.

După crearea bateriei anunţate acum, aceeaşi ingineri s-au şi pus pe treabă în dezvoltarea unei iteraţii perfecţionate, mai puternice şi mai ieftină de produs în serie, numită Zhulong-2. Aşadar, în urătorii doar câţiva ani am putea vedea aceste baterii începând a se răspândi tot mai mult, ajungând şi la maşini electrice. Şi dacă electricele din China deja domină numeric lumea şi adeseori sunt mai avansate tehnologic, atunci o asemenea baterie de 50-100 ani durată de viaţă, inepuizabilă, ar putea schimba total regulile industriei.