Een team Chinese wetenschappers heeft een nucleaire batterij gebouwd die een klein apparaat duizenden jaren kan laten werken zonder één keer opladen. De batterij, aangedreven door het radioactieve verval van koolstof-14, produceert slechts een paar microwatt aan elektriciteit. Maar de levensduur wordt niet gemeten in uren of decennia, maar in millennia.
Een batterij die werkt op diamant en radioactieve koolstof
Onderzoekers van het Northwest Institute of Nuclear Technology in Xi’an, China, ontwikkelden de batterij met koolstof-14, een radioactieve isotoop met een halfwaardetijd van 5.730 jaar. Ze verwerkten de koolstof-14 in een synthetische diamant, die zowel als halfgeleider als beschermende schil fungeert. Wanneer de koolstof-14 vervalt, komen er bètadeeltjes vrij die het diamantrooster raken en een kleine elektrische stroom opwekken. Het apparaat is in wezen een kleine, solid-state generator zonder bewegende delen.
Het team meldde dat hun prototype een vermogen in het microwattbereik haalde. Dat is genoeg om een microchip of een kleine sensor te laten werken, maar niet een telefoon of een gloeilamp. De batterij is ook veilig om vast te pakken, aldus de onderzoekers, omdat de diamanten behuizing alle straling absorbeert en lekkage voorkomt.
Waarom lokale wetenschappers en functionarissen het opmerkten
China heeft zwaar geïnvesteerd in onderzoek naar nucleaire batterijen als onderdeel van een bredere drang naar zelfvoorziening in kritieke technologieën. Het land importeert momenteel het grootste deel van zijn koolstof-14, dat wordt gebruikt in medische beeldvorming, medicijntesten en nu ook batterijonderzoek. Maar het team van het Northwest Institute gebruikte koolstof-14 dat in eigen land was geproduceerd uit een reactor van de China National Nuclear Corporation. Dat markeert een stap richting onafhankelijkheid van buitenlandse leveranciers.
Voor lokale onderzoekers is de batterij een proof of concept dat langdurige, onderhoudsvrije energie mogelijk is. De technologie zou uiteindelijk kunnen worden gebruikt in pacemakers, ruimtesondes, diepzeesensoren of afgelegen meetstations waar het vervangen van een batterij onmogelijk is. Het team gaf toe dat het huidige vermogen laag is, maar zei dat het ontwerp kan worden opgeschaald door meerdere eenheden te stapelen.
Een energiebron die zijn gebruikers overleeft
De betekenis van deze batterij zit niet in wat hij vandaag van stroom kan voorzien, maar in wat hij belooft voor de toekomst. Een apparaat dat duizenden jaren werkt, verandert de manier waarop ingenieurs denken over energie, onderhoud en ontwerp. Het roept ook vragen op over afval en verwijdering, hoewel de diamanten behuizing en de lange halfwaardetijd sommige van die zorgen verminderen. Voor nu zit de batterij in een lab in Xi’an, stil microwattjes te produceren, wachtend tot de wereld bij komt.
