Nukleare Batterien: Energie aus Atommüll für die Mikroelektronik

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – In der Welt der Mikroelektronik könnte eine neue Energiequelle aus einem unerwarteten Bereich kommen: Atommüll. Eine Forschungsgruppe aus den USA hat ein Verfahren entwickelt, das die Gammastrahlung von radioaktivem Abfall nutzt, um Batterien zu betreiben, die stark genug sind, um Mikrochips mit Energie zu versorgen.

Die Nutzung von Kernenergie ist seit langem ein zweischneidiges Schwert. Einerseits bietet sie eine nahezu emissionsfreie Energiequelle, andererseits stellt der radioaktive Abfall eine erhebliche Herausforderung dar. Ein US-amerikanisches Forschungsteam hat nun einen innovativen Ansatz entwickelt, um dieses Problem zu adressieren: Sie schlagen vor, den radioaktiven Abfall als Energiequelle für Batterien in der Mikroelektronik zu verwenden.

Die Idee basiert auf der Nutzung von Gammastrahlung, die von Atommüll abgegeben wird. Diese Strahlung wird in einem zweistufigen Prozess in Elektrizität umgewandelt. Dabei kommen Szintillatorkristalle zum Einsatz, die Licht emittieren, wenn sie Strahlung absorbieren. Dieses Licht wird dann von Solarzellen in Strom umgewandelt. Der Prozess ist derzeit auf kleine Sensoren beschränkt, könnte jedoch in Zukunft auf größere Anwendungen ausgeweitet werden.

Der erste Prototyp dieser nuklearen Batterie wurde mit Cäsium-137 und Kobalt-60 getestet, zwei radioaktiven Isotopen, die häufig in abgebrannten Kernbrennstoffen vorkommen. Die Ergebnisse waren vielversprechend: Während Cäsium-137 288 Nanowatt erzeugte, lieferte Kobalt-60 1,5 Mikrowatt, genug, um einen kleinen Mikrochipsensor zu betreiben.

Obwohl die derzeitige Leistung dieser Batterien für den Einsatz in Haushalten oder größeren elektronischen Geräten noch nicht ausreicht, zeigt das Konzept, dass mit der richtigen Energiequelle Anwendungen im Wattbereich möglich sind. Die Form und Größe der Szintillatorkristalle spielen dabei eine entscheidende Rolle, da sie die Menge der absorbierten Strahlung und damit die erzeugte Energie beeinflussen.

Die potenziellen Einsatzmöglichkeiten für solche Batterien sind vielfältig. Sie könnten in Lagerbecken für Atommüll oder in Nuklearsystemen für die Weltraum- und Tiefseeforschung eingesetzt werden, wo sie die vorhandene Gammastrahlung zur Energieerzeugung nutzen könnten. Diese Technologie ist jedoch nicht für den allgemeinen Gebrauch gedacht, sondern eher für spezialisierte Anwendungen.

Die Studie, die diese Ergebnisse präsentiert, wurde in der Februar-Ausgabe 2025 von Optical Materials: X veröffentlicht. Sie zeigt, dass die Nutzung von Atommüll als Energiequelle nicht nur eine Möglichkeit zur Entsorgung von radioaktivem Abfall bietet, sondern auch eine neue, nachhaltige Energiequelle für die Mikroelektronik darstellen könnte.

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