Các nhà khoa học cho biết pin hạt nhân đầu tiên trên thế giới, sử dụng đồng vị phóng xạ được nhúng trong kim cương, có khả năng cung cấp năng lượng cho các thiết bị nhỏ trong hàng ngàn năm.
Theo các nhà nghiên cứu tại Đại học Bristol, Anh Quốc, loại pin hạt nhân này tạo ra điện một cách tự phát nhờ phản ứng giữa kim cương và nguồn phóng xạ. Không cần bất kỳ chuyển động nào, dù là tuyến tính hay xoay tròn, để tạo ra điện như các nguồn năng lượng thông thường. Điều này có nghĩa là không cần năng lượng để di chuyển nam châm qua một cuộn dây hay quay cánh tay trong từ trường.
Pin kim cương này thu thập các electron chuyển động nhanh được kích thích bởi bức xạ, tương tự như cách mà các tấm pin mặt trời sử dụng tế bào quang điện để chuyển đổi photon thành điện năng.
Trước đó, vào năm 2017, các nhà khoa học từ cùng trường đại học đã trình diễn nguyên mẫu pin kim cương sử dụng niken-63 làm nguồn phóng xạ. Trong dự án mới, nhóm nghiên cứu phát triển pin sử dụng đồng vị carbon-14 được nhúng trong kim cương nhân tạo.
Carbon-14 được lựa chọn vì nó phát ra bức xạ tầm ngắn, nhanh chóng bị hấp thụ bởi các vật liệu rắn xung quanh, điều này đồng nghĩa với việc không có nguy cơ bức xạ thoát ra ngoài gây hại. Dù carbon-14 nguy hiểm khi ăn vào hoặc chạm trực tiếp bằng tay không, lớp kim cương bao bọc đã ngăn chặn hoàn toàn bức xạ này.
“Kim cương là vật liệu cứng nhất mà con người biết đến; không có gì có thể bảo vệ tốt hơn thế,” Giáo sư Neil Fox, chuyên gia về vật liệu năng lượng tại Đại học Bristol, cho biết. Carbon-14 tồn tại tự nhiên nhưng được sản sinh với số lượng lớn trong các khối than chì dùng để điều khiển lò phản ứng hạt nhân. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy đồng vị này tập trung trên bề mặt của những khối than chì này.
Một viên pin kim cương hạt nhân chứa 1 gram (khoảng 0,04 ounce) carbon-14 có thể cung cấp 15 joule điện mỗi ngày. So sánh với pin AA kiềm tiêu chuẩn nặng khoảng 20 gram (0,7 ounce) có khả năng lưu trữ năng lượng 700 joule/gram. Mặc dù pin AA cung cấp nhiều năng lượng hơn trong thời gian ngắn, nhưng sẽ cạn kiệt trong vòng 24 giờ.
Trong khi đó, chu kỳ bán rã của carbon-14 là 5.730 năm, đồng nghĩa với việc pin sẽ mất ngần ấy thời gian để giảm còn 50% năng lượng. Con số này tương đương với tuổi của những nền văn minh cổ xưa nhất trên thế giới. Ví dụ, nếu một tàu vũ trụ sử dụng pin kim cương carbon-14, nó có thể tới Alpha Centauri – ngôi sao gần nhất với Trái Đất cách 4,4 năm ánh sáng – trước khi pin cạn kiệt đáng kể.
Theo các nhà khoa học, pin này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thiết bị điện tử, y tế và du hành vũ trụ. Cụ thể, nó có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị X-quang, máy tạo nhịp tim cần hoạt động lâu dài nhưng tiêu thụ ít điện năng, hoặc các máy móc hoạt động trong môi trường khó khăn và nguy hiểm như dưới đáy biển trong ngành khai thác dầu khí. Pin cũng có thể được làm nhỏ đủ để cung cấp năng lượng cho các thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) phục vụ việc theo dõi thiết bị trên Trái Đất hoặc ngoài không gian.
Pin được chế tạo bằng thiết bị lắng đọng plasma gần Abingdon, Oxfordshire, bởi nhóm nghiên cứu từ Đại học Bristol và Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Anh Quốc (UKAEA). Không có bộ phận chuyển động, pin này không cần bảo trì và hoàn toàn không phát thải carbon.
Nguồn tin: https://genk.vn/pin-kim-cuong-hat-nhan-dau-tien-tren-the-gioi-cung-cap-nang-luong-suot-hang-ngan-nam-khong-can-sac-20241218100354973.chn
