Trabajo como ingeniero nuclear en una empresa (Qynergy Corporation) que ha diseñado, construido y probado baterías betavoltaicas con Kr-85, H-3 y Pm-147.
Las aplicaciones prácticas para estas fuentes de energía son raras y exóticas, y las salidas en el rango de milivatios se consideran altas en esta línea de trabajo. En ese nivel, tendrá cantidades grandes y autorizables de subproductos radiactivos en el dispositivo. Una salida de 1 kW está más allá de las capacidades prácticas, y se encuentra en un régimen en el que la conversión termoeléctrica de radioisótopos o los reactores nucleares son atractivos para fuentes de energía de alta densidad de energía de larga duración.
Desde la perspectiva del diseño, no existe una “fórmula” simple para calcular la salida de una célula betavoltaica. Por un lado, la geometría es una gran variable. Con una fuente beta gaseosa, cualquier volumen “muerto” en la carcasa se llena con material fuente que no proporciona salida, pero el volumen puede ser necesario para cumplir con los requisitos de licencia de empaque o para montar componentes internos. La elección del material semiconductor depende de la energía de radiación disponible de la fuente elegida, porque el daño por radiación puede ser una preocupación que limita la vida útil. Su elección de semiconductor determinará el “factor de llenado” (eficiencia de conversión eléctrica) y la estructura del radiodiodo. La pureza del material fuente también es un tema muy importante con respecto a la autoabsorción. Por ejemplo, puede comprar tritio que está casi libre de hidrógeno o deuterio, pero es difícil obtener grandes cantidades de Kr-85, excepto diluido en criptón estable. La eficiencia de conversión total generalmente se modela con la ayuda de un código de transporte de radiación como MCNP. Se trata de un espectro de energías de radiación beta emitidas desde la fuente, transportadas con pérdidas continuas de dispersión a través del material fuente hacia los radiodiodos.
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Por otro lado, es trivial calcular la potencia de descomposición total disponible a partir de una cantidad de radioisótopos. Para hacer eso, multiplica la actividad de la fuente por la energía beta de desintegración media, como lo demostró una de las otras respuestas. Al preguntar por un kilovatio, ¡prepárate para decepcionarte por la cantidad de energía que teóricamente está disponible de fuentes candidatas!
