¿No sería genial si tú nunca ¿Tuviste que cargar tu celular? Estoy seguro de que eso es lo que mucha gente estaba pensando recientemente, cuando una empresa llamada BetaVolt dijo que había desarrollado una “batería nuclear” del tamaño de una moneda que duraría 50 años. ¿Es real? Sí, lo es. ¿Podrás comprar uno de estos teléfonos para siempre pronto? Desafortunadamente, probablemente no porque… bueno, la física. Veamos por qué.
Todas las baterías hacen lo mismo: producen una corriente eléctrica para realizar algún tipo de trabajo. Pero la energía no es gratis. Si ese trabajo es reproducir música a todo volumen en sus parlantes Bluetooth, tiene que haber algo que disminuya su energía. En un viejo AA, hay una reacción química para producir la corriente. Esa reacción química no dura para siempre, por lo que la batería eventualmente se agotará.
En una batería nuclear, la fuente de energía es un trozo de material radiactivo, y seguirá funcionando como el conejito de Energizer hasta que la fuente ya no sea radiactiva, lo cual no es para siempre, pero sí muchísimo más. En realidad, estos no son nuevos. La sonda espacial Voyager 1, lanzada en 1977, tiene una batería nuclear. Ahora está a más de 15 mil millones de millas de distancia y todavía tiene un poco de energía. ¡Ese es un kilometraje bastante bueno!
El tipo específico de la Voyager se llama generador termoeléctrico de radioisótopos, que es un gran nombre para lo que es básicamente un trozo de plutonio en una caja. A medida que el plutonio se desintegra, convierte masa en energía y produce calor. Si le colocas un dispositivo de estado sólido, la diferencia de temperatura entre los metales fríos y calientes produce voltaje y hace que fluya una corriente eléctrica.
Es un poco loco que una diferencia de temperatura por sí sola pueda generar electricidad, pero puedes probar esto en casa usando un alambre de cobre y un clip (sin plutonio), metiendo un extremo en agua helada y el otro en agua caliente. Este tipo de fuente de energía es ideal para sondas espaciales porque no tiene partes móviles, por lo que no se estropea y dura décadas.
Ahora, esta nueva batería anunciada por BetaVolt utiliza una tecnología diferente llamada generación betavoltaica. En lugar de aprovechar la energía térmica, captura los electrones expulsados, conocidos como partículas beta, de un isótopo radiactivo de níquel para formar un circuito eléctrico. Está formado por varias capas de níquel intercaladas entre placas de diamante, que sirven como semiconductor. Hay un montón de cosas interesantes para repasar aquí, así que profundicemos.
¿Qué sucede en la desintegración radiactiva?
El níquel-63 es un isótopo de la versión estable del elemento, el níquel-58. Ese número es el peso atómico: el número total de protones y neutrones en el núcleo del átomo. El níquel-63 tiene cinco neutrones adicionales, lo que lo hace inestable. Con el tiempo, uno de esos neutrones adicionales se descompondrá en un protón y producirá un nuevo electrón. Con un protón extra, el átomo ahora será cobre-63, el siguiente elemento en la tabla periódica. Esta reacción nuclear produce energía, disparando el electrón fuera del átomo a gran velocidad.
Es importante saber que la tasa de desintegración radiactiva no es constante; Depende de la cantidad de átomos del material presente, por lo que la producción de electrones disminuye exponencialmente con el tiempo. En el caso del níquel-63, la mitad de los átomos se desintegrarán en unos 96 años; decimos que tiene una “vida media” de 96 años.