Recentemente, cientistas chineses anunciaram oficialmente os resultados de sua pesquisa sobre baterias de energia nuclear na revista Nature . Assim, a equipe de pesquisa do Professor Wang Shu Ao, da Universidade Dong Wu (China), explorou raios alfa liberados por isótopos radioativos para criar esse tipo de bateria.

Atualmente, os isótopos radioativos alfa são "candidatos" brilhantes para baterias micronucleares, devido à sua alta energia de decaimento, de 4 a 6 megaelétrons-volts (MeV). A energia potencial dos raios alfa excede em muito a dos dispositivos de mineração de isótopos radioativos beta. Enquanto isso, a maior energia de decaimento dos isótopos radioativos beta é de cerca de várias dezenas de quiloelétrons-volts (KeV).

Embora a eficiência seja 8.000 vezes maior que a das baterias convencionais, a bateria micronuclear ainda apresenta limitações, pois a penetração extremamente curta em sólidos faz com que as partículas alfa percam muita energia através do efeito de autoabsorção. De acordo com o Professor Vuong Thu Ao, chefe da equipe de pesquisa: "O efeito de autoabsorção reduz a capacidade real da bateria micronuclear de radioisótopos alfa muito mais do que a teórica."

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Ilustração de uma bateria micronuclear criada por cientistas chineses. Fonte da foto: SCMP

O design da bateria micronuclear possui uma camada integrada que atua como uma célula solar para aproveitar ao máximo a radiação alfa. A equipe incorporou um conversor de energia – uma camada de polímero que envolve o isótopo e transfere a energia liberada durante a radiação, convertendo-a em luz e eletricidade, como uma célula fotovoltaica.

De acordo com esta pesquisa, utilizando apenas 11 microcuries (μCi) da substância radioativa sintética 243Am, o complexo produziu luminescência a partir de raios alfa emitidos pelo processo de decaimento isotópico. Em outro experimento, a potência de luminescência foi determinada em 11,88 nanowatts (nW), com uma eficiência de conversão de energia do processo de decaimento em luz de 3,43%.

A equipe de pesquisa afirmou que a bateria nuclear fotovoltaica que converte radiação em energia elétrica tem longa vida útil e opera independentemente de mudanças de temperatura. Especificamente, a microbateria experimental tem uma eficiência total de conversão de energia de 0,889% e gera 139 microwatts/curie.

A bateria micronuclear desenvolvida pela equipe de pesquisa foi rigorosamente verificada por meio de teorias e muitos experimentos, mostrando que sua eficiência de conversão de energia é 8.000 vezes maior que a das estruturas de baterias convencionais.

Da mesma forma, o conversor de energia também é altamente estável, com parâmetros de desempenho permanecendo quase constantes por mais de 200 horas de operação contínua. Com uma meia-vida de 243Am de material radioativo sintético, a bateria micronuclear tem uma vida útil de até vários séculos.

Estrutura da bateria (foto 1), características do conversor de energia (foto 2), resultados de pesquisas teóricas e experimentais (foto 3) e resultados de desempenho da bateria (foto 4). Fonte da foto: Laboratório de Pesquisa em Medicina Nuclear e Segurança Radiológica da China.

"Este é um dos maiores avanços em baterias nucleares nas últimas décadas", comentou o China Science and Technology Daily . A pesquisa não apenas aborda as necessidades estratégicas e de segurança da China para a energia nuclear, mas também oferece uma nova abordagem para o uso de resíduos nucleares e nuclídeos de actinídeos fora do ciclo do combustível nuclear.

O jornal SCMP avaliou o seguinte: "As longas meias-vidas e o decaimento alfa de alta energia de alguns isótopos se manifestam na forma de toxicidade radioativa dos resíduos nucleares. No entanto, esses isótopos ainda apresentam a vantagem de longa vida útil e alta energia."

O Professor Wang Shu Ao é um cientista chinês com grandes conquistas em projetos de tratamento de resíduos nucleares e águas residuais, bem como em pesquisas sobre resposta a emergências em acidentes. Ele dedicou muitos anos às necessidades estratégicas da China para um desenvolvimento nuclear sustentável e seguro.

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