Dù chưa thể giúp tàu vũ trụ bay đến những vùng cách xa Trái Đất hàng năm ánh sáng, NASA đang tìm kiếm giải pháp để kéo dài tuổi thọ hoạt động của chúng. Một trong những hướng đi đầy hứa hẹn là sử dụng đồng vị americium-241 trong pin hạt nhân, theo Popular Mechanics.
Từ đầu những năm 1960, NASA đã tin dùng hệ thống năng lượng đồng vị phóng xạ (RPS), bao gồm pin hạt nhân, để cung cấp điện cho nhiều sứ mệnh quan trọng. Điển hình là bộ đôi tàu Voyager, tàu New Horizons, robot Curiosity và gần đây nhất là robot Perseverance. Nguyên lý hoạt động của pin dựa trên sự phân rã của đồng vị phóng xạ, một dạng kém ổn định của các nguyên tố, tạo ra nhiệt năng duy trì hoạt động cho tàu vũ trụ.
Trong nhiều thập kỷ, plutonium-238, hay plutonium oxide, là nhiên liệu chủ đạo. Với chu kỳ bán rã gần 88 năm, nó chứng tỏ độ tin cậy cao. Tuy nhiên, NASA đang nỗ lực nâng cấp thiết kế pin hạt nhân, hướng tới những vật liệu ưu việt hơn. Đồng vị americium-241 đang được cân nhắc cho một số nhiệm vụ tương lai. Ưu điểm vượt trội của nó là chu kỳ bán rã lên tới 433 năm, kéo dài tuổi thọ pin hàng thế kỷ so với plutonium-238, mở ra cơ hội khám phá những vùng không gian xa xôi hơn.
Để được NASA chấp thuận, đồng vị phóng xạ phải đáp ứng những tiêu chí khắt khe. Tính an toàn là yếu tố hàng đầu: chúng phải không độc hại với con người và khó tan để tránh bị hấp thụ vào cơ thể. Vì vậy, nhiên liệu luôn ở dạng gốm, khi vỡ sẽ tạo thành những mảnh lớn không thể hấp thụ. Bên cạnh đó, do các thiết bị trên tàu vũ trụ cần được bảo vệ, đồng vị phóng xạ sử dụng trong pin phải có chu kỳ bán rã đủ dài, ổn định ở nhiệt độ cao và tạo ra lượng nhiệt lớn chỉ từ một lượng nhỏ vật chất.
Trước đây, plutonium-238 gần như là lựa chọn duy nhất đáp ứng đầy đủ các yêu cầu trên. Tuy nhiên, vào tháng 1 vừa qua, Trung tâm Nghiên cứu Glenn của NASA và Đại học Leicester (Anh) đã hợp tác thử nghiệm americium-241. Nghiên cứu cũng tập trung vào việc tối ưu hóa phương pháp tạo ra điện từ nhiên liệu phóng xạ này, thay thế hệ thống cũ chỉ cung cấp năng lượng cho tàu vũ trụ bằng trục khuỷu. Một bộ biến đổi Stirling piston tự do, cho phép piston nổi trong động cơ ở điều kiện vi trọng lực, đang được xem xét.
Hiện tại, plutonium-238 được sản xuất tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL), Phòng thí nghiệm Quốc gia Idaho (INL) và một số cơ sở khác. Trong khi đó, quy trình sản xuất americium-241 đang được cải tiến tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Los Alamos để tăng hiệu quả và độ an toàn.
Admin
Nguồn: VnExpress
