Im Februar 2024 sorgte das chinesische Unternehmen Betavolt Technology mit der Ankündigung ihrer neuen Radionuklidbatterie für Schlagzeilen. Die innovative BV100 verspricht eine Lebensdauer von 50 Jahren und nutzt das Zerfallsprinzip von Nickel-63 kombiniert mit einem fortschrittlichen Diamant-Halbleitermodul der vierten Generation. Diese Miniaturisierung ermöglicht es, kleine Batterien herzustellen, die 100 Mikrowatt bei 3 V erzeugen können. Für das Jahr 2025 plant Betavolt die Einführung einer leistungsstärkeren 1-Watt-Batterie und untersucht die Verwendung anderer Isotope wie Strontium-90, Promethium-147 und Deuterium für noch leistungsfähigere und langlebigere Batterien.
Die potenziellen Anwendungen dieser Radionuklidbatterien sind vielfältig: von Smartphones bis hin zu Drohnen könnte diese Technologie eine revolutionäre Energiequelle darstellen. Betavolt betont die Sicherheit und Umweltfreundlichkeit ihrer Batterien, da sie keine externe Strahlung emittieren und das radioaktive Nickel-63 nach seinem Zerfall in stabiles Kupfer umwandeln, das keine Gefahr für die Umwelt darstellt.
Reaktionen in Deutschland
Die Ankündigung stiess in Deutschland auf gemischte Reaktionen. Dr. Helge Kröger vom deutschen Bundesamt für Strahlenschutz äusserte Bedenken hinsichtlich der möglichen Risiken und betonte, dass rechtliche Hürden in Deutschland die Zulassung von Nuklearbatterien in Konsumgütern erschweren würden. Er erklärte, dass derzeit keine zugelassenen Anwendungen für solche Geräte in Deutschland existieren, abgesehen von speziellen Einsätzen im Rahmen der Europäischen Weltraumorganisation (ESA).
Situation in der Schweiz
Bis zum Redaktionsschluss der Winterausgabe von «Innovation ChemiePharma» gab es aus der Schweiz keine offizielle Stellungnahme zu den Betavolt-Radionuklidbatterien. Mittlerweile haben sich jedoch einige Stellen auf Anfragen der Redaktion geäussert.
Stellungnahme des Bundesamtes für Gesundheit (BAG)
Daniel Dauwalder, Mediensprecher des BAG, betonte, dass die schweizerische Gesetzgebung zum Strahlenschutz unter bestimmten Bedingungen die Zulassung von Konsumgütern mit radioaktiven Materialien ermöglicht, ähnlich wie das deutsche Strahlenschutzrecht. Er erläuterte, dass strenge Kriterien erfüllt sein müssen, um den Schutz von Mensch und Umwelt vor Strahlung zu gewährleisten. Die Verwendung von radioaktiven Stoffen muss gerechtfertigt sein und darf nur ein sehr geringes Risiko für Mensch und Umwelt bergen. Bei der hohen Aktivität, die für eine Radionuklidbatterie erforderlich ist, und der Anzahl solcher Batterien, die auf den Markt kommen könnten, sind diese Kriterien laut Dauwalder kaum zu erfüllen. Zudem müsste nach der Nutzungsdauer der Batterie sichergestellt sein, dass die Radionuklide ordnungsgemäss als radioaktiver Abfall entsorgt werden, was bei Massenprodukten eine erhebliche Herausforderung darstellt.
Stellungnahme des Paul Scherrer Instituts (PSI)
Auch Andreas Pautz, Leiter des «Center for Nuclear Engineering and Sciences» am PSI, teilte die kritische Sichtweise. Er hielt es für kaum vorstellbar, dass Radionuklidbatterien jemals in Gebrauchsgegenständen eingesetzt werden, da das Aktivitätsinventar solcher Batterien weit oberhalb der Freigrenze liegt und daher einen aufwendigen Zulassungsprozess durchlaufen müsste. Die Entsorgung solcher Batterien sei ebenfalls ein grosses Problem, da diese nicht im herkömmlichen Abfall entsorgt werden dürften. Das wäre «bei Millionen von Handyakkus ein unmögliches Unterfangen», so Pautz.
Patrick Steinegger, sowohl unter Pautz am PSI, als auch an der ETH Zürich im «Laboratory of Inorganic Chemistry» tätig, fügte hinzu, dass Ni-63 zwar relativ «umgänglich» sei, solange es in der Batterie sicher eingeschlossen sei und keine ionisierende Strahlung nach aussen dringe, aber eine grossflächige Verteilung aufgrund rechtlicher und entsorgungstechnischer Hürden nicht machbar sei.
Die beiden PSI-Experten sind sich einig, dass sich die Anwendung solcher Batterien auch in Zukunft auf wenige Sonderanwendungen beschränken wird, in denen die Quellen in einem strahlenschutzüberwachten Umfeld mit entsprechenden Sicherheits- und Sicherungseinrichtungen eingesetzt werden und kontinuierlich durch den Aufsichtsprozess begleitet werden können.
Fazit
Ein grossflächiger Einsatz von Radionuklidbatterien in der Schweiz, ähnlich wie in Deutschland, erscheint angesichts der strengen gesetzlichen Anforderungen und der erheblichen Herausforderungen bei der Entsorgung unrealistisch. Während die Technologie von Betavolt vielversprechend ist, bleibt die Anwendung auf spezialisierte Bereiche beschränkt, in denen die Sicherheits- und Strahlenschutzanforderungen umfassend erfüllt werden können.
Wie funktioniert die Batterie?
Ni-63 hat keine Gammastrahlung und nur tiefenergetische Betastrahlung; Letztere wird in einem solchen betavoltaischen System zur Elektronen-Loch-Paar-Erzeugung genutzt, also zur Erzeugung von Strom. Ein solcher Einschluss von Radioaktivität ist technisch überhaupt kein Problem. Eine solche Batterie kann und darf mit entsprechender Zulassung in gewissen Spezialanwendungen eingesetzt werden.