Công nghệ biến chất thải hạt nhân thành năng lượng điện

Các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp sử dụng các tinh thể scintillator, loại vật liệu có khả năng hấp thụ tia gamma và phát ra ánh sáng. Khi kết hợp với các tấm pin mặt trời, hệ thống này có thể chuyển đổi ánh sáng thành điện năng, tạo ra một nguồn năng lượng liên tục miễn là vật liệu phóng xạ vẫn còn hoạt động.

Không giống như pin thông thường cần sạc hoặc thay thế định kỳ, pin từ chất thải hạt nhân có thể duy trì hoạt động trong nhiều năm, thậm chí hàng thập kỷ. Đây là một bước tiến đáng kể trong việc tận dụng tối đa nguồn tài nguyên hạt nhân và giảm thiểu rủi ro từ chất thải phóng xạ.

Hiệu suất hiện tại và tiềm năng mở rộng

Hiện tại, hệ thống chỉ tạo ra mức công suất rất nhỏ, chỉ đạt mức microwatt, đủ để cung cấp năng lượng cho các thiết bị tiêu thụ điện thấp như cảm biến vi mô và thiết bị giám sát bức xạ. Trong thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng hai loại đồng vị phóng xạ phổ biến là Cesium-137 và Cobalt-60.

• Cesium-137 – một sản phẩm phụ phổ biến của quá trình phân hạch hạt nhân – tạo ra công suất 288 nanowatt.
• Cobalt-60, thường được sử dụng trong điều trị ung thư bằng bức xạ, đạt mức công suất cao hơn với 1,5 microwatt.

Dù mức năng lượng hiện tại còn thấp, các nhà khoa học tin rằng việc mở rộng công nghệ này – chẳng hạn bằng cách sử dụng tinh thể scintillator lớn hơn, có thể giúp nâng mức công suất lên đến mức watt, khiến pin hạt nhân trở nên hữu ích cho nhiều ứng dụng thực tiễn hơn.

Ứng dụng tiềm năng của pin hạt nhân

Một loại pin có thể hoạt động trong nhiều năm mà không cần bảo trì có thể mang lại lợi ích lớn trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là những nơi khó hoặc không thể thay thế nguồn điện. Một số ứng dụng tiềm năng bao gồm:

• Thám hiểm không gian: Trong các sứ mệnh vũ trụ dài ngày, nguồn năng lượng lâu dài và ổn định là điều tối quan trọng. Pin hạt nhân có thể là giải pháp lý tưởng để cung cấp điện cho tàu vũ trụ và thiết bị khoa học.
• Khám phá dưới nước: Các thiết bị thăm dò đại dương có thể hoạt động lâu hơn mà không cần thay thế pin, giúp mở rộng khả năng nghiên cứu vùng biển sâu.
• Ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt: Những nơi có điều kiện khắc nghiệt như Nam Cực, sa mạc hoặc môi trường phóng xạ cao cũng có thể hưởng lợi từ công nghệ này.

Hướng đi tương lai của pin hạt nhân

Khi năng lượng hạt nhân tiếp tục mở rộng, việc tìm ra cách tái sử dụng các sản phẩm phụ của nó càng trở nên quan trọng. Nếu công nghệ pin hạt nhân có thể được cải thiện và sản xuất ở quy mô lớn, nó không chỉ giúp tạo ra nguồn năng lượng sạch, lâu dài mà còn góp phần giảm nhu cầu lưu trữ chất thải phóng xạ nguy hiểm.

Trong bối cảnh công nghệ nhiệt hạch hạt nhân vẫn chưa hoàn thiện, pin hạt nhân có thể là một giải pháp thiết thực để khai thác tối đa tiềm năng của năng lượng hạt nhân. Đây có thể là một bước tiến quan trọng giúp giải quyết bài toán năng lượng trong tương lai.