Trong bối cảnh công nghệ năng lượng ngày càng phát triển, một nhóm nghiên cứu tại Trung Quốc đã tạo ra một loại pin hạt nhân mới với khả năng hoạt động bền bỉ trong ít nhất 50 năm. Sản phẩm này không chỉ có tuổi thọ dài mà còn cung cấp hiệu suất năng lượng vượt trội, gấp ba lần so với các thiết kế pin thông thường hiện có.
Để có thể sản xuất hàng loạt loại pin hạt nhân này, nhóm nghiên cứu cần tìm ra phương pháp giảm chi phí sản xuất đồng vị phóng xạ strontium-90, một yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất.
Theo thông tin từ một bài báo trên một trang tin tức công nghệ, nhóm nghiên cứu do tiến sĩ Haisheng San, giáo sư tại Đại học Hạ Môn, và tiến sĩ Xin Li, nhà nghiên cứu tại Viện Năng lượng Nguyên tử Trung Quốc, dẫn dắt, đã đặt ra mục tiêu cải thiện hiệu suất của pin trong những điều kiện khắc nghiệt. Họ nhận thấy rằng các hệ thống năng lượng truyền thống như pin hóa học, pin nhiên liệu và pin quang điện thường không đáp ứng được yêu cầu về độ tin cậy trong thời gian dài, đặc biệt là trong các ứng dụng không gian hoặc dưới đáy biển. Những hệ thống này thường gặp khó khăn trong việc duy trì hoạt động liên tục mà không cần bảo trì.
Để khắc phục những vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển tế bào quang điện – vô tuyến strontium-90 (RPVC) dựa trên cấu trúc tập trung ánh sáng dạng sóng dẫn (WLC). Thiết kế này kết hợp sóng dẫn phát sáng GAGG: Ce (gadolinium aluminum gallium garnet pha cerium) với đồng vị phóng xạ strontium-90, tạo ra một hệ thống có khả năng chuyển đổi năng lượng phóng xạ thành ánh sáng, từ đó tạo ra điện năng.
Trong các thử nghiệm, một đơn vị RPVC đã đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên tới 2,96%, cao hơn nhiều so với các thiết kế RPVC hiện có. Nhóm nghiên cứu cũng ghi nhận công suất đạt được là 48,9 microwatt (μW) từ một đơn vị, trong khi phiên bản đa module có thể đạt tới 3,17 milliwatt (mW). Nguyên mẫu này còn cung cấp dòng điện mạch ngắn 2,23 milliampe (mA) và điện áp mạch hở 2,14 volt (V).
Để kiểm tra độ bền của sản phẩm, các nhà nghiên cứu đã mô phỏng quá trình sử dụng lâu dài bằng cách chiếu xạ RPVC bằng chùm electron tương đương với 50 năm phơi nhiễm bức xạ. Kết quả cho thấy thiết bị chỉ giảm 13,8% hiệu suất quang học, cho thấy khả năng duy trì công suất cao và độ ổn định lâu dài của RPVC. Hệ thống này cũng giúp giảm thiểu thất thoát năng lượng bằng cách tập trung ánh sáng từ chất nhấp nháy vào tế bào quang điện mà không cần bộ phận chuyển động hay nguồn năng lượng bên ngoài.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ tiếp tục tìm kiếm giải pháp để sản xuất hàng loạt và giảm chi phí cho đồng vị phóng xạ strontium-90. Kết quả nghiên cứu của họ đã được công bố trên một tạp chí khoa học uy tín.
An Khang
