Pin hạt nhân thế hệ mới từ Trung Quốc
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Sư phạm Tây Bắc (Trung Quốc) vừa công bố thành công trong việc chế tạo pin hạt nhân thế hệ mới mang tên Qianjiyuan Tianshu. Pin sử dụng đồng vị carbon-14 kết hợp với bộ chuyển đổi silicon carbide (SiC), đánh dấu bước tiến lớn về dung lượng và khả năng sản xuất hoàn toàn trong nước.
Pin hạt nhân, hay pin đồng vị phóng xạ, hoạt động dựa trên năng lượng từ sự phân rã của đồng vị phóng xạ bên trong. Với chu kỳ bán rã kéo dài hàng thập kỷ, thậm chí hàng thế kỷ, pin hạt nhân có thể hoạt động lâu hơn nhiều so với pin hóa học, lý tưởng cho các ứng dụng trong không gian, cảm biến môi trường từ xa và cấy ghép y tế. NASA đã sử dụng pin hạt nhân trong các sứ mệnh không gian sâu như tàu thăm dò Voyager (1977) và tàu thám hiểm sao Hỏa Curiosity (2012). Trung Quốc cũng áp dụng công nghệ này trong các tàu thám hiểm Mặt Trăng như Chang'e-3 và Chang'e-4.
Cải tiến vượt bậc so với thế hệ trước
Nhóm nghiên cứu đã phát triển pin hạt nhân carbon-14 trước đó vào năm 2024, mang tên Zhulong-1, nhưng gặp nhiều hạn chế. Pin thế hệ mới Qianjiyuan Tianshu sử dụng 22% vật liệu phóng xạ và tối đa hóa công suất lên 2,6 lần mà không làm thay đổi điện áp hay độ ổn định. Trưởng dự án Su Maogen cho biết: “Các phiên bản trước gặp phải vấn đề về công suất thấp và chi phí cao. Chúng tôi đã tập trung vào việc chế tạo thiết bị nhỏ gọn, mạnh mẽ và giá cả phải chăng, hoàn toàn sản xuất trong nước”.
Công nghệ pin này có thể cung cấp tuổi thọ lên đến hàng nghìn năm. So với Zhulong-1, pin Qianjiyuan Tianshu có 5 nâng cấp chính, bao gồm nguồn phóng xạ được lựa chọn kỹ lưỡng và thiết kế xếp chồng ba chiều giúp tiết kiệm không gian. Bên cạnh đó, hệ thống quản lý năng lượng siêu nhỏ và các cảm biến tích hợp cho phép pin hoạt động tự cấp nguồn.
Thông số kỹ thuật và tiềm năng
Pin mới có kích thước chỉ hơn 16,8 cm³ và sử dụng 129 millicurie carbon-14, cung cấp dòng điện 0,713 microampe, điện áp 2,06V và công suất tối đa 1,13 microwatt. Khác với phương pháp truyền thống sử dụng vật liệu nhiệt điện, Qianjiyuan Tianshu chuyển đổi electron hoặc hạt beta từ quá trình phân rã thành năng lượng điện trực tiếp thông qua chất bán dẫn silicon carbide. Mặc dù kích thước của pin chỉ giảm 17%, nhưng mật độ công suất thể tích đã tăng lên khoảng 15 lần.
Đặc biệt, với chu kỳ bán rã của carbon-14 lên tới 5.730 năm, pin hạt nhân này có thể có tuổi thọ hàng nghìn năm, theo thông tin từ tờ South China Morning Post. Kiến Tường - Interesting Engineering.
