Le batterie nucleari potrebbero risolvere ogni problema legato all’autonomia dei dispositivi elettronic dagli smartphone ai robot.
Nel panorama tecnologico odierno, la ricerca di soluzioni energetiche innovative è al centro dell’attenzione globale. L’idea di una batteria che possa alimentare dispositivi per decenni senza necessità di ricarica sembra uscita da un romanzo di fantascienza. Tuttavia, recenti sviluppi nel campo delle batterie nucleari stanno trasformando questa visione in realtà. In particolare, l’azienda cinese Betavolt ha introdotto una batteria nucleare che promette un’autonomia di 50 anni. Questo articolo esplorerà in dettaglio la tecnologia dietro queste batterie, le loro applicazioni potenziali, le implicazioni ambientali e le sfide future.
Un team guidato da Su-Il In, professore presso il Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology in Corea del Sud, sta sviluppando una soluzione innovativa: batterie nucleari alimentate da radiocarbonio, capaci di durare decenni senza bisogno di ricarica. Il professor In ha presentato i risultati del suo team durante il convegno primaverile 2025 dell’American Chemical Society, svoltosi dal 23 al 27 marzo. La conferenza ha ospitato circa 12.000 presentazioni su avanzamenti scientifici.
A differenza dei design precedenti, che utilizzavano il radiocarbonio su un solo elettrodo, il nuovo approccio prevede l’inserimento del radiocarbonio sia nell’anodo che nel catodo. Questa configurazione ha aumentato l’efficienza di conversione energetica dal 0,48% al 2,86%, un miglioramento di quasi sei volte.
Evoluzione delle batterie nucleari
Le batterie tradizionali, come quelle al piombo-acido, al nichel-cadmio e agli ioni di litio, hanno alimentato il mondo per oltre un secolo. Tuttavia, queste tecnologie presentano limitazioni significative in termini di durata, capacità energetica e impatto ambientale. La necessità di ricariche frequenti e la degradazione nel tempo rappresentano sfide continue.
L’avvento delle batterie nucleari
Le batterie nucleari, note anche come dispositivi betavoltaici, sfruttano il decadimento radioattivo per generare elettricità. Questa tecnologia non è nuova; già negli anni ’70, alcuni pacemaker utilizzavano batterie betavoltaiche basate sul promezio. Tuttavia, l’interesse per queste batterie è recentemente rinato grazie ai progressi nei materiali e nella sicurezza.
Il principio di funzionamento delle batterie nucleari
Al cuore delle batterie nucleari c’è il processo di decadimento beta, in cui un neutrone si trasforma in un protone, emettendo un elettrone (particella beta) e un antineutrino. Queste particelle beta possono essere catturate da materiali semiconduttori per generare una corrente elettrica.
I dispositivi betavoltaici convertono l’energia delle particelle beta in elettricità attraverso l’uso di giunzioni semiconduttrici. A differenza dei generatori termoelettrici a radioisotopi, che convertono il calore prodotto dal decadimento radioattivo, i betavoltaici effettuano una conversione diretta, aumentando l’efficienza complessiva.
La rivoluzione di Betavolt: la batteria nucleare da 50 Anni
Betavolt, una startup cinese, ha sviluppato il prototipo BV100, una batteria nucleare ultracompatta che misura 15 x 15 x 5 millimetri. Questo dispositivo eroga 100 microwatt di potenza con una tensione di 3 volt, utilizzando l’isotopo nichel-63 come sorgente radioattiva e semiconduttori di diamante per la conversione energetica.
La batteria è composta da strati alternati di nichel-63 e semiconduttori di diamante. Il nichel-63, con un tempo di dimezzamento di circa 100 anni, emette particelle beta che vengono assorbite dai semiconduttori di diamante, generando corrente elettrica. Il design modulare consente di collegare più unità in serie o in parallelo per aumentare la potenza erogata.
Vantaggi delle batterie nucleari
La caratteristica più notevole delle batterie nucleari è la loro longevità. Con una durata operativa che può raggiungere i 50 anni, queste batterie eliminano la necessità di sostituzioni frequenti, riducendo i costi di manutenzione e l’impatto ambientale associato allo smaltimento delle batterie esauste.
Nonostante l’uso di materiali radioattivi, le batterie nucleari sono progettate per essere sicure. Le particelle beta emesse dal nichel-63 hanno bassa energia e possono essere facilmente schermate. Inoltre, la struttura a strati della batteria impedisce la fuoriuscita di radiazioni, garantendo la sicurezza degli utenti.
Le batterie nucleari possono operare in un ampio intervallo di temperature, da -60°C a 120°C, rendendole ideali per applicazioni in ambienti ostili dove le batterie tradizionali fallirebbero.
Applicazioni potenziali delle batterie nucleari
Una delle applicazioni più promettenti è nei dispositivi medici impiantabili, come pacemaker e neurostimolatori. L’uso di batterie nucleari potrebbe eliminare la necessità di interventi chirurgici periodici per la sostituzione delle batterie, migliorando la qualità della vita dei pazienti.
Nel settore aerospaziale, dove l’affidabilità e la durata delle fonti energetiche sono cruciali, le batterie nucleari possono alimentare satelliti e sonde spaziali per decenni, riducendo la necessità di manutenzione e interventi da remoto.
Giornalista esperto di tecnologia, da oltre 20 anni si occupa di innovazione, mondo digitale, hardware, software e social. È stato direttore editoriale della rivista scientifica Newton e ha lavorato per 11 anni al Gruppo Sole 24 Ore. È il fondatore e direttore responsabile di Digitalic