Reputationsratgeber
Batterien aus Atommüll – zu gut, um wahr zu sein?
Autor: Tom Dietrich · Zuletzt aktualisiert: 03.04.25
Nachhaltigkeit · 7 Min. Lesedauer
Batterien aus Atommüll: Eine Innovation der Zukunft?
Batterien aus Atommüll, auch als nukleare Batterien oder Betavoltaik-Batterien bekannt, sind ein faszinierendes technologisches Konzept, bei dem radioaktive Abfälle zur Energiegewinnung genutzt werden.
Diese Art von Batterien könnten viele Probleme unserer aktuellen Energieversorgung lösen, besonders im Hinblick auf Atommüll-Entsorgung und langfristige Energieversorgung.
Die neue technologische Sensation: Wissenschaftler haben es geschafft, aus Atommüll eine Diamant-Batterie zu entwickeln, die Tausende Jahre lang halten könnte.
Batterien als Lösung für Atommüll?
Kernenergie gilt als saubere Energiequelle, weil sie kein Kohlendioxid ausstößt, obwohl sie gefährliche radioaktive Abfälle produziert, die sehr schwer zu verarbeiten und zu entsorgen sind. Ein Team von Wissenschaftlern hat möglicherweise einen Weg gefunden, mit nuklearen Abfällen umzugehen, der dabei die Batterietechnologie, wie wir sie derzeit kennen, für immer verändern könnte.
Die Idee dazu hatten Forscher, Physiker und Chemiker der Universität Bristol und begannen schon 2016 mit der Entwicklung von sogenannten radioaktiven Diamantbatterien. Sie stellten ihre Kreation als „beta-voltaisches Gerät“ vor, was bedeutet, dass es durch den Betazerfall von Atommüll betrieben wird. Doch was ist der Betazerfall?
Wie funktioniert die Batterie aus Atommüll?
Nukleare Batterien nutzen den radioaktiven Zerfall von Materialien, um Elektrizität zu erzeugen. Dabei wird häufig der radioaktive Isotop Kohlenstoff-14 (C-14) verwendet, das in abgenutzten Graphitstäben aus Kernreaktoren vorkommt. C-14 hat eine sehr lange Halbwertszeit von etwa 5.730 Jahren, was diesen Batterien eine extrem lange Lebensdauer verleiht.
Betavoltaik-Technologie: Diese Batterien basieren auf dem Prinzip, dass beim radioaktiven Zerfall von C-14 Beta-Partikel freigesetzt werden, die von speziellen Halbleitermaterialien in Elektrizität umgewandelt werden.
Diamantstruktur: Ein innovativer Ansatz besteht darin, diese radioaktiven Isotope in eine Diamantstruktur einzubetten, um eine sichere und stabile Energiequelle zu schaffen. Solche Batterien werden oft als "Diamond Batteries" bezeichnet.
Wenn der Kern eines Atoms zu viele Teilchen hat, gibt er einige von ihnen ab, um ein stabileres Verhältnis von Protonen zu Neutronen zu schaffen. Dieser Prozess wird als Betazerfall bezeichnet. Dabei entsteht eine ionisierende Strahlung, die so genannte Betastrahlung, welche zahlreiche Betateilchen enthält, die auch schnelle und hochenergetische Elektronen oder Positronen genannt werden.
Eine typische beta-voltaische Zelle besteht aus Halbleitern, die zwischen dünnen Schichten aus radioaktivem Material eingeschlossen sind. Die Betateilchen, die vom Kernmaterial während seines Zerfalls freigesetzt werden, lösen im Halbleiter Elektronen aus, was zur Erzeugung von Strom führt. Die Leistungsdichte der radioaktiven Quelle nimmt jedoch mit zunehmendem Abstand zum Halbleiter ab. Daher sind Nuklearbatterien normalerweise wesentlich weniger leistungsfähig als andere Batterietypen. Hier kommt jedoch der polykristalline Diamant (PCD) ins Spiel.
Die chemische Abscheidung aus der Gasphase, ein Verfahren, das häufig zur Herstellung synthetischer Diamanten verwendet wird, ist auch die Methode zur Herstellung der radioaktiven Batterien. Durch die Verwendung von radioaktivem Methan, das auf bestrahlten Reaktorgrafitblöcken vorkommt, haben die Forscher die Methode modifiziert, um radioaktive Diamanten zu züchten.
Diese Diamanten haben die Fähigkeit, als Halbleiter und radioaktive Quellen zu fungieren. Mit ihnen kann eine langlebige Batterie, die nicht aufgeladen werden muss, wenn sie Betastrahlung ausgesetzt ist, mit Energie versorgt werden.
Dank des Atommülls, mit dem die sie gefüllt ist, kann sie über Hunderte von Jahren kontinuierlich aufgeladen werden, ohne dass es zu einer messbaren Verschlechterung der Ladung kommt. Eine einzige Batterie kann also theoretisch mehr als tausend Jahre lang verwendet werden, ohne dass sie ausgetauscht oder geladen werden muss.
Batterien aus Atommüll – Der Prototyp
Bis jetzt wurde schon ein funktionsfähiger Prototyp der Atommüll-Batterie gebaut. Dieser kann jedoch nicht in typischen Geräten wie Laptops oder Mobiltelefonen verwendet werden. Die Verwendung ist aufgrund der noch sehr geringen Leistung erst auf kleine Geräte mit niedrigem Energiebedarf beschränkt. Forscher arbeiten jedoch schon an einer neuen Technologie, die es ihnen ermöglicht, die Erfindung weiterzuentwickeln, sodass sie in einem großen kommerziellen Maßstab eingesetzt werden kann.
Das erste Produkt von Arkenlight, einem englischen Unternehmen, das die radioaktive Diamantbatterie aus Bristol vermarktet, soll in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 als Mikrobatterie für Herzschrittmacher und Sensoren auf den Markt kommen.
Schlussendlich wird nur die Zeit zeigen, ob die Batterie aus Atommüll eine technologische Revolution wird oder nie auf dem Markt erscheint.
Vorteile der nuklearen Batterien
Extrem lange Lebensdauer: Die Batterien könnten über 28.000 Jahre Strom liefern, ohne an Leistung zu verlieren.
Wartungsfrei: Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien brauchen nukleare Batterien keine Wartung.
Nachhaltige Nutzung von Atommüll: Diese Technologie könnte helfen, das Problem der Lagerung von radioaktivem Abfall zu lösen.
Kompakte Energiequellen: Diese Batterien sind klein und könnten in Bereichen wie Raumfahrt, medizinischen Geräten oder Sicherheitsanwendungen genutzt werden.
Einsatzbereiche von Batterien aus Atommüll
Raumfahrt: Da diese Batterien sehr langlebig und wartungsfrei sind, eignen sie sich ideal für Weltraummissionen, bei denen Solarenergie nicht immer verfügbar ist.
Medizintechnik: In Herzschrittmachern könnten solche Batterien die Lebensdauer der Geräte erheblich verlängern.
Militär und Sicherheit: In Langzeitüberwachungssystemen oder Sensoren in extremen Umgebungen könnten nukleare Batterien eine kontinuierliche Energiequelle bieten.
Probleme und Herausforderungen
Batterien aus Atommüll bieten ein enormes Potenzial zur Lösung von globalen Energieproblemen und der nachhaltigen Nutzung von radioaktiven Abfällen. Besonders in der Raumfahrt und Medizintechnik wären diese langlebigen Energiequellen revolutionär.
Die Herausforderungen bei der Umsetzung dieser Technologien liegen jedoch in der Sicherheit, den Kosten und der gesellschaftlichen Akzeptanz. Wenn diese Hürden überwunden werden, könnten nukleare Batterien die nächste große Innovation im Energiesektor sein.
Sicherheit: Obwohl die radioaktiven Materialien in einem stabilen Diamantmantel eingeschlossen sind, bleibt die Frage nach der Sicherheit bei der Handhabung und Entsorgung.
Kosten: Die Herstellung dieser Batterien ist bisher teuer, vor allem wegen der aufwendigen Prozesse zur Umwandlung des Atommülls in Energiequellen.
Akzeptanz: Nukleare Technologien stoßen häufig auf Skepsis in der Öffentlichkeit. Die Akzeptanz von Batterien aus Atommüll könnte eine Herausforderung darstellen.
Tom Dietrich
Redakteur
Bachelor-Student im Fach Medien und Kommunikation mit besonderer Begeisterung für Finanzthemen. Börseninvestor seit dem 18. Lebensjahr.
