Investigadores de la Universidad Normal del Noroeste de China, en colaboración con Gansu Zhulong Technology, han desarrollado una batería nuclear de nueva generación que representa un avance significativo en la tecnología de baterías radioisotópicas, según informó Interesting Engineering. El dispositivo, llamado Qianjiyuan Tianshu, utiliza el isótopo carbono-14 y un transductor de carburo de silicio fabricado en China.

Una batería nuclear, también conocida como batería radioisotópica o atómica, utiliza la energía proveniente de la desintegración de isótopos radiactivos en su interior para generar electricidad. Dado que la vida media de los isótopos radiactivos puede extenderse durante décadas o incluso siglos, una batería nuclear puede permanecer activa durante mucho más tiempo que sus contrapartes químicas convencionales.

Esta característica las hace ideales para su despliegue en naves espaciales y sensores ambientales remotos, además de ser beneficiosas en implantes médicos cuando se utiliza material radiactivo adecuado. La NASA ha desplegado baterías nucleares en misiones espaciales profundas, incluyendo las sondas Voyager en 1977 y el rover Curiosity en Marte en 2012. China también ha utilizado baterías nucleares en sus rovers de misiones lunares Chang'e-3 y Chang'e-4.

Mejoras sustanciales respecto a su predecesora

El equipo de investigación de la Universidad Normal del Noroeste había construido previamente una batería nuclear de carbono-14 en 2024, denominada Candle Dragon-I o Zhulong-1. La batería de nueva generación Qianjiyuan Tianshu limita el uso de material radiactivo al 22 por ciento, mientras maximiza la potencia en 2,6 veces sin cambiar el voltaje o la estabilidad, según el equipo investigador.

"Las versiones anteriores sufrían de baja potencia, pobre integración y altos costos, por lo que el equipo se enfocó en hacer el dispositivo compacto, potente, asequible y completamente producido a nivel nacional", explicó Su Maogen, líder del proyecto en la Universidad Normal del Noroeste.

El equipo de investigación identificó cinco mejoras principales que Qianjiyuan Tianshu tiene sobre Zhulong-1. Estas incluyen una fuente radiactiva mejor adaptada y un diseño apilado tridimensional que ahorra espacio y mejora la integración. Además, un sistema de gestión de micropotencia y sensores integrados permiten una operación autoalimentada.

El aumento en la eficiencia de la batería se ha logrado mediante el uso del transductor de carburo de silicio, que fue construido en China, según las fuentes.

Capacidades técnicas de Qianjiyuan Tianshu

La batería de nueva generación mide poco más de una pulgada cúbica, específicamente 16,8 centímetros cúbicos. Utilizando 129 milicurios de carbono-14, puede entregar una corriente de 0,713 microamperios, un voltaje de 2,06 voltios y una salida máxima de 1,13 microvatios, según los datos proporcionados por los investigadores.

El enfoque convencional en las baterías nucleares consiste en utilizar materiales termoeléctricos para convertir el calor de desintegración en energía. Sin embargo, los sistemas utilizados en estas baterías son voluminosos por naturaleza y necesitan altas temperaturas para operar. Qianjiyuan Tianshu, por otro lado, convierte los electrones o partículas beta de la desintegración directamente en el semiconductor de carburo de silicio, donde se utilizan para producir una corriente de manera directa.

En efecto, los investigadores señalan que la batería funciona de manera similar a un panel solar. En lugar de trabajar con luz, funciona con radiación. Mientras que los investigadores redujeron el volumen de la batería en solo 17 por ciento, lograron aumentar la densidad de potencia volumétrica en aproximadamente 15 veces.

Además, dado que la vida media del carbono-14 es de 5.730 años, la batería nuclear tiene efectivamente una vida útil de miles de años, según informó el South China Morning Post.

Estrategia industrial de China

Este reciente éxito forma parte de la estrategia de China para construir baterías nucleares más pequeñas y potentes que puedan servir a aplicaciones industriales, según las fuentes. El desarrollo de la batería Qianjiyuan Tianshu representa un avance en la capacidad de China para producir estos dispositivos de manera completamente nacional, reduciendo la dependencia de componentes extranjeros.

Las baterías nucleares tienen aplicaciones potenciales en diversos sectores donde se requiere energía de larga duración en entornos donde el reemplazo o mantenimiento es difícil o imposible. Esto incluye sensores remotos en ubicaciones inaccesibles, dispositivos médicos implantables, sistemas de monitoreo ambiental y aplicaciones espaciales.

La reducción en el uso de material radiactivo al 22 por ciento, combinada con el aumento significativo en la potencia, representa un avance importante en términos de seguridad, eficiencia y viabilidad económica de estas tecnologías. El diseño compacto y la producción nacional también apuntan a una mayor accesibilidad para aplicaciones industriales y comerciales en el futuro.

El desarrollo de Qianjiyuan Tianshu demuestra la capacidad de China para innovar en tecnologías energéticas avanzadas y su compromiso con la investigación en fuentes de energía de larga duración que puedan complementar o reemplazar las baterías químicas convencionales en aplicaciones especializadas.