Các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Sư phạm Tây Bắc phối hợp cùng Công ty Công nghệ Cam Túc Zhulong tại Trung Quốc vừa chế tạo thành công loại pin hạt nhân thế hệ mới mang tên "Qianjiyuan Tianshu". Thiết bị đột phá này sử dụng đồng vị phóng xạ carbon-14 kết hợp với bộ chuyển đổi silicon carbide do Trung Quốc tự sản xuất. Đây được coi là một bước tiến vượt bậc mang tính độc lập hoàn toàn về công nghệ, giúp tạo ra nguồn năng lượng bền bỉ vượt trội so với các loại pin hóa học truyền thống.
Pin hạt nhân tí hon có tuổi thọ tính bằng thiên niên kỷ
Hoạt động dựa trên nguyên lý giải phóng năng lượng từ quá trình phân rã chất phóng xạ bên trong, pin hạt nhân có thể duy trì dòng điện lâu hơn pin thông thường nhờ chu kỳ bán rã kéo dài hàng thập kỷ hoặc thế kỷ. Công nghệ này trước đây vốn là 'trái tim' của các tàu vũ trụ do Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Mỹ (NASA) chế tạo hay các xe tự hành thám hiểm mặt trăng Chang’e của Trung Quốc. Giờ đây, quốc gia này đang hướng đến mục tiêu thu nhỏ và tăng cường sức mạnh của loại pin này để tối ưu hóa cho các ứng dụng công nghiệp.
Hình minh họa pin hạt nhân
ẢNH: CHỤP MÀN HÌNH CITY LABS
So với phiên bản tiền nhiệm Zhulong-1, pin hạt nhân Qianjiyuan Tianshu sở hữu năm cải tiến lớn mang tính cách mạng, giải quyết triệt để các nhược điểm về giá thành và hiệu suất thấp. Điểm đặc biệt nằm ở thiết kế xếp chồng ba chiều giúp tối ưu không gian, đi kèm hệ thống quản lý vi nguồn tự vận hành thông minh. Nhóm nghiên cứu đã cắt giảm lượng vật liệu phóng xạ xuống chỉ còn 22%, nhưng lại nâng hiệu suất công suất tối đa lên gấp 2,6 lần mà vẫn duy trì điện áp ổn định.
Với kích thước siêu nhỏ gọn chỉ hơn 1 inch khối (16,8 cm³), viên pin đặc biệt này sử dụng 129 millicurie carbon-14 để cung cấp dòng điện 0,713 microampere và điện áp 2,06V. Thay vì dùng vật liệu nhiệt điện cồng kềnh cần nhiệt độ cao như công nghệ cũ, Qianjiyuan Tianshu chuyển trực tiếp hạt beta từ quá trình phân rã vào chất bán dẫn để tạo ra dòng điện. Cơ chế này hoạt động tương tự như một tấm pin năng lượng mặt trời, nhưng thay vì hấp thụ ánh sáng, nó lại vận hành hoàn toàn dựa trên bức xạ.
Dù các nhà khoa học chỉ cắt giảm 17% thể tích của khối pin, họ đã xuất sắc nâng mật độ năng lượng thể tích lên gấp khoảng 15 lần. Do chu kỳ bán rã của carbon-14 kéo dài tới 5.730 năm, tờ South China Morning Post nhận định loại pin hạt nhân này sở hữu tuổi thọ hoạt động thực tế lên đến hàng nghìn năm. Sự nhỏ gọn, an toàn và bền bỉ vô song này mở ra tiềm năng ứng dụng khổng lồ cho các thiết bị y tế cấy ghép và cảm biến công nghiệp vùng hẻo lánh.
Bình luận (0)