Il futuro dell’energia nucleare: come sfruttare i rifiuti radioattivi per alimentare microelettronica
L’energia nucleare, conosciuta per la sua capacità di produrre quasi zero emissioni di gas serra, è spesso associata alla controversia riguardante i rifiuti radioattivi che produce. Questi scarti, altamente pericolosi per l’ambiente e per la salute umana, rappresentano uno dei principali ostacoli alla diffusione di questa fonte di energia. Tuttavia, un nuovo studio condotto negli Stati Uniti suggerisce un possibile utilizzo innovativo di questi rifiuti: alimentare le batterie per la microelettronica.
La nuova frontiera delle batterie nucleari
Un gruppo di ricercatori della Ohio State University, guidati dal nucleare ingegnere Raymond Cao, ha scoperto che è possibile utilizzare la radiazione gamma emessa dai rifiuti nucleari per generare energia sufficiente a far funzionare dei microchip. Attualmente, questo tipo di energia è limitato a piccoli sensori, ma i ricercatori sono ottimisti riguardo alla possibilità di espandere questa tecnologia su scala più grande. “Stiamo raccogliendo qualcosa che viene considerato come rifiuto e, per natura, stiamo cercando di trasformarlo in tesoro”, ha dichiarato Cao, sottolineando l’aspetto innovativo della ricerca.
Ad oggi, circa il 10% della domanda energetica mondiale è soddisfatto dall’energia nucleare, una valida alternativa ai tradizionali combustibili fossili. Se i rifiuti nucleari potranno essere riutilizzati in modo efficace, l’energia nucleare potrebbe diventare un’opzione ancora più attraente, riducendo i rischi associati allo smaltimento dei rifiuti.
La tecnologia delle batterie nucleari: un passo verso il futuro
Le batterie nucleari, dispositivi che trasformano il decadimento radioattivo in energia elettrica, sono oggetto di studi da decenni, ma la tecnologia non è ancora stata resa praticabile su larga scala. Nel caso specifico, l’energia è stata generata in due fasi: inizialmente, i cristalli scintillatori convertono la radiazione in luce, successivamente, le celle fotovoltaiche trasformano questa luce in energia elettrica. Il prototipo di batteria sviluppato dai ricercatori aveva una dimensione di circa 4 centimetri cubici.
Quando testato con due fonti radioattive comuni – il cesio-137 e il cobalto-60, prodotti di scarto derivanti dalla fissione nucleare – il prototipo ha generato rispettivamente 288 nanowatt e 1,5 microwatt. “Questi sono risultati dirompenti in termini di output energetico”, ha dichiarato Ibrahim Oksuz, ingegnere aerospaziale presso Ohio State University.
Nonostante il processo sia ancora nelle fasi preliminari, la prossima sfida sarà aumentare la potenza generata attraverso la scalabilità della tecnologia. Le batterie nucleari, secondo i ricercatori, sarebbero destinate ad essere utilizzate in prossimità di impianti dove vengono prodotti i rifiuti nucleari, piuttosto che per un uso pubblico, e potrebbero alimentare sensori e monitor a bassa manutenzione.
La sicurezza e il potenziale di queste batterie nucleari
Un aspetto fondamentale della ricerca è che, secondo i ricercatori, le batterie nucleari sviluppate sarebbero sicure da maneggiare e non contaminerebbero l’ambiente circostante. Tuttavia, restano aperte delle domande sulla durata effettiva di queste fonti di energia una volta installate. “I requisiti di resistenza alle radiazioni per i cristalli scintillatori e le celle fotovoltaiche sono significativi e dovrebbero essere un focus principale per i ricercatori che lavorano su questo argomento”, ha sottolineato il team.
Inoltre, esistono potenzialità per l’utilizzo di questa tecnologia in altri contesti dove si trova radiazione gamma, come nello spazio. Sebbene siano necessari aggiornamenti significativi al prototipo, i ricercatori sono fiduciosi che l’idea di base funzioni e che possa avere un impatto rilevante nel futuro.
Durante lo studio, il team ha anche scoperto come la configurazione dei cristalli e delle celle fotovoltaiche possa influire sui tassi di conversione e sull’output energetico, conoscenze che saranno utili per future ricerche. Oksuz ha affermato: “Il concetto di batteria nucleare è molto promettente. C’è ancora molta strada da fare, ma sono convinto che in futuro questa tecnologia troverà uno spazio importante nell’industria della produzione energetica e nei sensori”.
La ricerca è stata pubblicata nella rivista Optical Materials: X, segnalando un importante passo avanti nella ricerca di soluzioni innovative per il riutilizzo dei rifiuti nucleari e l’evoluzione delle tecnologie energetiche.