Una segunda vida para los residuos radiactivos: logran extraer electricidad y almacenarla en baterías

Los residuos radiactivos de las centrales nucleares podrían tener una segunda oportunidad para continuar proporcionando energía, gracias a una investigación científica que ha tenido la visión de sacar provecho a estos desechos.

Un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Ohio State ha conseguido abrir un nuevo camino a un material que se almacena durante décadas y del que no se saca rédito alguno.

La visión científica han desarrollado una batería fotovoltaica nuclear que puede convertir la energía nuclear en electricidad mediante la emisión de luz. La investigación, que abre el camino a un uso de unos residuos que se almacenan sin aprovechamiento alguno, representa un desafío para su desarrollo futuro, pero que resulta un campo muy prometedor.

El reto de los residuos

Las centrales nucleares, que generan alrededor del 20% de toda la electricidad producida en los Estados Unidos, un porcentaje similar se produce en España, casi no causan emisiones de gases de efecto invernadero, lo que ha derivado en que sea reconocida por la UE como energía verde.

Sin embargo, estos sistemas generan residuos radiactivos, que pueden ser peligrosos para la salud humana y el medioambiente. La eliminación segura de estos desechos continúa siendo un reto, tanto por su emplazamiento como por su seguridad.

Cristales centelleadores

En este camino investigador, los científicos han utilizado una combinación de cristales centelleadores, unos materiales de alta densidad que emiten luz cuando absorben radiación y células solares, demostrando que la radiación gamma ambiental podría ser recolectada para producir una salida eléctrica lo suficientemente fuerte como para alimentar la microelectrónica, como los microchips.

Es decir, simplificando mucho, sería como tener unas microcélulas fotovoltaicas que captan la luz que emiten los cristales centelleadores transformándola en energía, similar al funcionamiento de la fotovoltaica.

Dos fuentes radiactivas

Para probar esta batería nuclear, un prototipo de unos 4 centímetros cúbicos de tamaño, los investigadores utilizaron dos fuentes radiactivas diferentes, cesio-137 y cobalto-60, algunos de los productos de fisión más importantes que provienen del combustible nuclear gastado. La batería fue probada en el Laboratorio de Reactores Nucleares (NRL) de Ohio State, según publican sus inventores en la revista Optical Materials: X.

Sus resultados mostraron que cuando se utilizó cesio-137, la batería generó 288 nanovatios. Sin embargo, con el isótopo mucho más fuerte, el cobalto-60, la batería produjo 1,5 microvatios de energía, aproximadamente lo suficiente para encender un sensor diminuto.

De nanovatios a kilovatios

El desafío ahora es cómo pasar de nanovatios. La mayoría de las salidas de energía para hogares y dispositivos electrónicos se miden en kilovatios, esto sugiere que con la fuente de energía adecuada, dichos dispositivos podrían ampliarse para aplicaciones específicas en el nivel de vatios o más, aclara Raymond Cao, autor principal del estudio y profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en Ohio State.

Descubrieron que incluso la forma y el tamaño de los cristales pueden afectar la salida eléctrica final, ya que un mayor volumen le permite absorber más radiación y convertir esa energía adicional en más luz. Una superficie más grande también ayudaría a la célula solar a generar energía.

Sin materiales radiactivos

Los investigadores manifiestan que estas baterías se utilizarían cerca de donde se producen los desechos nucleares, como en piscinas de almacenamiento de desechos nucleares o sistemas nucleares para la exploración espacial y de aguas profundas.

Eso sí, advierten que no están diseñadas para uso público, aunque la radiación gamma utilizada en este trabajo es aproximadamente cien veces más penetrante que una radiografía o una tomografía computarizada normal. En concreto, explican que la batería en sí no incorpora materiales radiactivos, lo que significa que aún es seguro tocarla.

Desecho valioso

Acerca de este tipo de gestión de residuos radiactivos, «estamos recolectando algo que se considera un desecho y, por naturaleza, estamos tratando de convertirlo en un tesoro», señala Cao, quien también se trabaja como director del Laboratorio de Reactores Nucleares de Ohio State.

Según el estudio, la batería del equipo también puede haber experimentado un aumento de potencia debido a la composición del prototipo de cristal centelleador que el equipo optó por utilizar.