Radioisótopos para baterias betavoltaicas

Las baterías betavoltaicas son baterias nucleares que transforman la radiación beta- en corriente eléctrica directamente usable.

Los radioisótopos que podemos usar para estas baterías deben cumplir varios requisitos, entre ellos tener una vida media aceptable (de varios años). Si la vida media es muy corta, la duración de la batería será escasa.Por contra, si la vida media es muy larga, necesitaremos gran cantidad de material para que nos proporcione una corriente aceptable.

Otro requisito, también muy importante, es que sea un emisor beta puro. La radiación gamma requiere blindaje, haciendo la batería más pesada y grande. Además, la radiación gamma desplaza los electrones provocando una disminuición de la eficiencia final.

Estas baterías son de momento muy poco eficientes, aunque ya se comercializan algunas (poco potentes, eso sí) de Tritio, en BetaBatt.

Las hay de varios tipos: directas (usan vacío), mediante dieléctrico, usando diodo PN, mezcla excímer, resonantes... Las de BataBatt son de diodo PN, o algo parecido, ya que el Tritio se encuentra en contacto con una pastilla de sílice micro-perforado.De todas maneras, ahora no planeo hablar de los tipos de baterías nucleares existentes.

Y sin más rollo, aquí os dejo una lista con los pros y los contras de cada radioisótopo usable:

Tritio:
El Tritio es un radioisótopo del Hidrógeno, con una vida media de 12 años que emite una partícula beta a 18 KeV.

+Muy seguro.
+Existe gran experiencia con el manejo del Tritio.
+Es el que más desarrollo tiene en estos años.

-Es caro (2 $/Ci)
-Su debil radiación hace que para obtener 1 W necesitemos 50000 Ci, y eso supòniendo una eficiencia
del 100%.
-Cuando comience el boom de la fusión nuclear, se hará tan caro que todas las compañias que usan
Tritio tendrán que cambiar de radioisótopo si quieren seguir existiendo.

Carbono-14:
Se da en la naturaleza ya que se forma por la radiación cósmica de forma constante, generandose unos 2,5 Kg/año en todo el mundo.
Emite partículas beta a 156.4 KeV y tiene una vida media de unos 5715 años.

+Se encuentra en la naturaleza en grandes cantidades
+Permitiria alimentar durante milenios pequeños dispositivos.
-Muy, muy caro. Es casi imposible extraerlo de la naturaleza, debido a que los métodos que existen son tan poco eficientes que el C-14 solo se desarrolla comercialmente en reactores nucleares.

Níquel-63:
Es un metal que se obtiene de los productos de activación de los reactores nucleares. Tiene una vida media de 100.1 años, y su radiación beta es de 66.95 KeV.

+Se obtiene fácilmente en grandes cantidades.
+Solucionaría una parte de la problematica sobre los residuos nucleares, ya que sería aprovechado y no se tendría que enterrar y guardar en piscinas.
+Baterías con una larga duración.
+Ya ha sido probado con mucho éxito, y se vende depositado electrlíticamente en una placa metálica.
+Depositado de esta forma, es muy difícil su introducción en el medio ambiente.
-Radioquímicamente es muy peligroso.

Kryptón-85:
Es un gas noble con una vida media de unos 10 años, y emite radiación beta a 687 KeV.

+Buena vida media (ni muy corta, ni excesivamente larga).
+Radiación potente (Para alcanzar el Watt se necesitan 40 veces menos Curios que con el Tritio).
+Químicamente inerte.
+Al ser gas, en caso de escape si la cantidad es pequeña se disuelve en la atmosfera hasta alcanzar níveles no peligrosos.
+Muy barato (0,20 $/Ci, y en grandes cantidades se rebaja más el precio).
+Muy eficiente en mezclas excímers (Kr-85 + halógenos). La luz ultravioleta emitida puede ser aprovechada por la batería nuclear, mientras que los electrones (que aún no han sido parados) pueden ser aprovechados de manera tradicional (diodo PN).
-Causa quemaduras de tercer grado en la piel.
-Si se inhalan grandes cantidades, causa muerte en minutos por encharcamiento de los pulmones.
-Su fuerte radiación daña los dieléctricos y semicondutores (imposibilidad de usarlo directamente en una batería tipo BataBatt y que dure más de 1 año sin estropearse).
-Peligro de emisión gamma (blindaje medio requerido).

Estroncio-90:

Es un producto de fisión muy abundante. Tiene una vida media de unos 30 años, y sus partículas beta son de 546 KeV. Pero al decaer, decae en Y-90, que también es inestable. Tiene una vida media de 64 horas y sus partículas beta son de 2.2 MeV, lo cual es mucha energía.Finalmente, decae a Zr-90, que es estable.

+Es capaz de generar mucha energía.
+Ya ha sido usado, pero en termo-generadores, debido a que en grandes cantidades genera calor.
+Muy abundante.
+Solucionaría parte de los problemas de almacenamiento de los residuos nucleares al ser utilizado.
+Muy barato.
-El Y-90 emite radiación gamma.
-Radioquímicamente muy peligroso.
-Radiación muy potente que daña dieléctricos y semicontuctores.

Prometio-147:

Tierra rara con 2,6 años de vida media y emite radiación a 224 KeV.

+Está en investigación. Muy prometedor.
+Buena vida media, quizá escasa según la necesidad.
+Barato (0,50 $/Ci).
+No cumple ninguna función biológica, lo que lo hace seguro.
+Usable fácilmente en cualquier batería, su radiación no daña los componentes.
-El problema de ser sólido: puede ser manipulado por terroristas para hacer una bomba sucia.

Bueno, hasta aquí los más usables. Por supuesto que al final se va a imponer el Tritio, cosa que veo una tontería.

Yo le veo mucho futuro al Pm-147, que debería ser usado junto al Ni-63 para hacer baterías nucleares. Nunca es bueno depender en exceso de un solo radioisótopo.
El Kr-85 también puede ser usado, siempre y cuando vaya bien encapsulado y no se requiera mucha actividad.

Salu2!

PS: No me puedo despedir sin recomendaros este estupendo PDF sobre baterías betavoltaicas.