Las baterías nucleares llevan décadas alimentando sondas espaciales y equipos científicos donde sustituir una batería convencional resulta prácticamente imposible.
Ahora, un grupo de investigadores chinos ha presentado una nueva generación de este tipo de dispositivos que promete mayor potencia, un diseño más compacto y una fabricación completamente nacional.
El proyecto ha sido desarrollado por científicos de la Northwest Normal University junto con la empresa Gansu Zhulong Technology, que han diseñado una batería basada en carbono-14 y un semiconductor de carburo de silicio (SiC). Según sus responsables, esta nueva versión mejora de forma notable el rendimiento del modelo anterior y acerca esta tecnología a futuras aplicaciones industriales.
¿Qué es una batería nuclear?
A diferencia de las baterías de litio o de otros sistemas químicos, una batería nuclear no genera electricidad mediante reacciones químicas.
Su funcionamiento se basa en el decaimiento natural de un material radiactivo, cuya energía se transforma en electricidad de forma continua.
Como algunos isótopos radiactivos poseen vidas medias extremadamente largas, estas baterías pueden funcionar durante décadas e incluso miles de años, dependiendo del material utilizado.
No obstante, conviene aclarar que esto no significa que suministren grandes cantidades de energía. En realidad, producen una potencia muy reducida, suficiente para dispositivos que consumen muy poca electricidad durante largos periodos.
Por ello, sus aplicaciones habituales incluyen:
- Sondas espaciales.
- Satélites.
- Sensores remotos.
- Equipos científicos instalados en lugares inaccesibles.
- Algunos dispositivos médicos implantables.
China continúa desarrollando su propia tecnología
China no es nueva en este campo.
El país ya ha utilizado baterías nucleares en varias misiones lunares, entre ellas los vehículos de exploración Chang’e-3 y Chang’e-4.
Con este nuevo desarrollo, el objetivo consiste en crear baterías más pequeñas, eficientes y adecuadas para aplicaciones industriales, reduciendo además la dependencia de tecnologías extranjeras.
Una evolución respecto a Zhulong-1
El nuevo dispositivo representa la segunda generación del proyecto.
En 2024, el mismo equipo presentó Zhulong-1 (Candle Dragon-I), un primer prototipo basado también en carbono-14.
Ahora llega Qianjiyuan Tianshu, una versión significativamente mejorada.
Según sus desarrolladores:
- Utiliza un 22 % menos de material radiactivo.
- Multiplica por 2,6 la potencia obtenida respecto al modelo anterior.
- Mantiene la misma tensión eléctrica y estabilidad de funcionamiento.
Además, toda la tecnología empleada ha sido desarrollada en China, incluido el semiconductor de carburo de silicio.
Cinco mejoras importantes
El equipo investigador destaca cinco avances principales respecto a la generación anterior.
Entre ellos se encuentran:
- Una mejor adaptación entre el isótopo radiactivo y el sistema de conversión energética.
- Un diseño tridimensional apilado que reduce el tamaño del dispositivo.
- Una mayor integración de todos los componentes.
- Un sistema interno de gestión energética de muy bajo consumo.
- Sensores integrados que permiten un funcionamiento autónomo.
Estas mejoras permiten obtener un dispositivo más compacto y eficiente.
Cómo funciona esta batería
Uno de los aspectos más interesantes del proyecto es el método utilizado para generar electricidad.
Las baterías nucleares tradicionales suelen emplear generadores termoeléctricos, que convierten el calor producido por el material radiactivo en energía eléctrica.
Sin embargo, estos sistemas presentan varias limitaciones:
- Son voluminosos.
- Necesitan temperaturas elevadas.
- Resultan complejos de miniaturizar.
En cambio, Qianjiyuan Tianshu utiliza un sistema denominado betavoltaico.
En este caso, las partículas beta emitidas durante la desintegración del carbono-14 impactan directamente sobre un semiconductor de carburo de silicio, generando corriente eléctrica de forma similar a como un panel solar convierte la luz en electricidad.
La diferencia es que, en lugar de captar fotones procedentes del Sol, capta partículas emitidas por el material radiactivo.
Un dispositivo extremadamente pequeño
La nueva batería tiene un tamaño muy reducido.
Sus dimensiones apenas superan los 16,8 centímetros cúbicos, aproximadamente el volumen de un pequeño dado.
Según los datos publicados por el equipo:
- Utiliza 129 milicurios de carbono-14.
- Genera una corriente de 0,713 microamperios.
- Produce una tensión de 2,06 voltios.
- Alcanza una potencia máxima de 1,13 microwatios.
Aunque estas cifras son insuficientes para alimentar dispositivos electrónicos convencionales, sí resultan adecuadas para sensores, sistemas autónomos o instrumentos científicos de muy bajo consumo.
Más potencia en menos espacio
Uno de los logros más destacados del proyecto es la mejora de la densidad energética.
Aunque el volumen del dispositivo solo se ha reducido aproximadamente un 17 %, los investigadores afirman haber conseguido multiplicar por unas quince veces la densidad de potencia por unidad de volumen.
Este avance permite fabricar baterías más pequeñas sin sacrificar su capacidad de generación eléctrica.
¿Dónde podrían utilizarse estas baterías?
Las baterías nucleares no están pensadas para sustituir a las baterías de litio de teléfonos móviles o coches eléctricos. Su baja potencia hace que estén destinadas a aplicaciones muy específicas donde la autonomía resulta mucho más importante que la capacidad de suministro energético.
Entre los posibles usos futuros destacan:
- Sensores industriales de larga duración.
- Infraestructuras remotas sin mantenimiento.
- Equipos aeroespaciales.
- Exploración lunar y planetaria.
- Instrumentación científica.
- Dispositivos médicos especializados, siempre que cumplan los requisitos regulatorios y de seguridad.
Un paso más en la evolución de las baterías de larga duración
El desarrollo de Qianjiyuan Tianshu demuestra que la investigación en baterías nucleares continúa avanzando hacia dispositivos más compactos, eficientes y fáciles de integrar.
Aunque su potencia sigue siendo muy reducida para aplicaciones de consumo, estas tecnologías pueden desempeñar un papel fundamental en sectores donde reemplazar una batería resulta costoso, complejo o simplemente imposible.
Si los futuros desarrollos mantienen esta evolución, las baterías betavoltaicas basadas en carbono-14 podrían convertirse en una solución clave para alimentar sensores, sistemas espaciales e infraestructuras críticas durante décadas o incluso miles de años sin necesidad de recarga o sustitución.
