Một kỹ thuật viên đang kiểm tra hệ thống pin sử dụng americium - Ảnh: Cơ quan Năng lượng nguyên tử Nhật Bản cung cấp
Pin hoạt động lâu dài, không cần bảo dưỡng được kỳ vọng sẽ đóng vai trò quan trọng không chỉ trong các dự án trên Mặt trăng mà còn trong hoạt động thám hiểm không gian sâu, xa hơn sao Mộc, nơi ánh sáng Mặt trời yếu hơn.
Cơ quan Năng lượng nguyên tử Nhật Bản (JAEA) đã ký thỏa thuận với Cơ quan Thám hiểm hàng không vũ trụ Nhật Bản (JAXA) hồi tháng 3 vừa qua để sản xuất một hệ thống pin chuyên dụng như vậy bằng cách sử dụng một chất phóng xạ gọi là americiu.
Ông Masahide Takano, nhà nghiên cứu cấp cao của JAEA, bày tỏ tin tưởng rằng dự án sẽ khả thi mặc dù hiện đang phải đối mặt với nhiều thách thức. Ông khẳng định: "Chúng tôi sẽ đưa ra một nguồn điện nhỏ gọn ở mức thực tế, không cần bảo trì trong hơn 100 năm".
Nguồn điện sẽ dựa trên các cơ chế khác với các cơ chế của pin Mặt trời hoặc các loại pin khác được sử dụng trong điều kiện bình thường trên Trái đất.
Để sử dụng trên Mặt trăng, loại pin được hình dung phải có khả năng chịu được các biến động nhiệt độ từ 110 độ C vào ban ngày đến âm 170 độ C vào ban đêm. Cả ban ngày và ban đêm trên Mặt trăng đều kéo dài trong hai tuần.
Americi là một nguyên tố được tạo ra khi plutoni trong nhiên liệu hạt nhân đã qua sử dụng phân rã tự nhiên. Chất này thường không bị phân hạch liên tục, nghĩa là không cần phải kiểm soát chặt chẽ như plutoni.
Americi có thể được tìm thấy trong plutoni được JAEA lưu trữ tại Nhật Bản cho mục đích nghiên cứu. Với chu kỳ bán rã là 432 năm, americi từ lâu đã được coi là vô dụng đối với việc phát điện.
Tuy nhiên, JAEA gần đây đã tìm ra ứng dụng cho khả năng liên tục tạo ra nhiệt của americi thông qua quá trình phân rã hạt nhân của nguyên tố này. JAEA hiện đang chuyển sang kết hợp americi với công nghệ phát điện dựa trên sự chênh lệch nhiệt độ để sản xuất một loại pin mới.
Một thách thức là làm cho hệ thống pin đủ nhỏ gọn và nhẹ để lắp trên tàu thăm dò không gian, cũng như đủ bền để chịu được cú sốc và nhiệt của một vụ nổ tên lửa tiềm ẩn.
Việc kiểm tra kỹ lưỡng các kỹ thuật từ xa để xử lý chất phóng xạ cũng như các yếu tố pháp lý có liên quan cũng sẽ rất cần thiết.
JAEA đã ứng dụng americi để cung cấp năng lượng cho đèn LED trong một cuộc thử nghiệm.
