Come funzionano le batterie nucleari? La differenza con le centrali e le bombe atomiche

Le batterie nucleari, o meglio le batterie a energia atomica, sfruttano il decadimento radioattivo di un radioisotopo (come il nichel-63). Il funzionamento quindi è completamente diverso da quello delle centrali nucleari e delle bombe atomiche. Facciamo chiarezza.

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2 Febbraio 2024
18:30
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Come funzionano le batterie nucleari? La differenza con le centrali e le bombe atomiche
Come funzionano le batterie nucleari

In Cina è stata prodotto il prototipo di una batteria che può durare fino a 50 anni. Se il progetto avesse successo, in futuro sarebbe possibile per esempio non dover mai caricare il cellulare. Addirittura i droni potrebbero volare senza mai scaricarsi. La batteria sviluppata dalla Beijing Betavolt New Energy Technology, o più semplicemente Betavolt, è conosciuta come “batteria nucleare”. Ma cosa sono le batterie nucleari e come funzionano dal punto di vista scientifico? Oggi scopriamo come funzionano queste batterie e la differenza del principio fisico con le centrali nucleari e le bombe atomiche.

Questa tipologia di batterie non sfrutta l’energia delle bombe atomiche o delle centrali nucleari. Nelle centrali nucleari solitamente si prende l’uranio e lo si bombarda per dividere il nucleo. Nelle bombe atomiche idem, stesso principio; la reazione però non è controllata e genera un’esplosione.

Ecco, nelle batterie nucleari invece non avvengono reazioni nucleari, ma sfruttano un principio fisico completamente diverso: il decadimento radioattivo. Quindi chiamarle "batterie nucleari" potrebbe essere un po’ fuorviante: sarebbe più corretto e rappresentativo chiamarle "batterie a energia atomica" o meglio ancora "batterie a radioisotopi".

Ora, la batteria sviluppata dalla Betavolt è un piccolo parallelepipedo con una base di 15 mm x 15 mm e un’altezza di 5 mm. Al suo interno sono presenti diversi strati di materiali diversi. Nello specifico è costituita da un strato di nichel-63 che entra a contatto con due lastre di un particolare tipo di diamante (diamante microcristallino). Il nichel-63 è un particolare tipo atomo di nichel che però ha un numero di neutroni maggiore rispetto agli atomi che si trovano in natura. Si produce infatti in laboratorio aggiungendo un neutrone al nichel-62 naturale.

Il nichel-63 ha una caratteristica particolare: decade radioattivamente. In pratica il nucleo del nichel-63 è instabile e “scomodo” con quel neutrone in più e vuole disfarsene. Ecco quindi che  il neutrone che abbiamo aggiunto, nel tempo si trasforma in un protone e nel farlo libera un elettrone: questi elettroni verranno sfruttati per produrre energia.

Nello specifico l’energia degli elettroni rilasciati dallo strato di nichel-63 viene convertita in energia elettrica dalle due piastre formate dal particolare tipo di diamante.

Ecco, questo è il funzionamento delle batterie nucleari: come abbiamo capito è ben diverso da quello delle centrali nucleari e delle bombe atomiche.

Inoltre, sfruttare il decadimento radioattivo per produrre energia non è una novità assoluta, si utilizza già da decenni nelle missioni spaziali. Per esempio gli ultimi rover della NASA su Marte, come Perseverance, usano questa tecnologia.

Ma allora perché non esistono già delle batterie così? Perché i generatori usati nelle missioni spaziali sfruttano il plutonio, che è molto più raro e costoso del nichel e in più è una tecnologia molto difficile da miniaturizzare.

Sono un appassionato del mondo microscopico, a partire dalle molecole fino agli artropodi. La laurea magistrale in chimica mi ha permesso di avere gli strumenti necessari per comprendere il funzionamento del mondo, ma soprattutto ha saziato la mia fame di risposte. Curioso, creativo e con idee folli: date una videocamera, un drone o una chitarra al DeNa e lo renderete felice.
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