Buzz
Nga đặt ra mục tiêu đầy tham vọng trong giai đoạn 2028-2029, với những bước tiến vượt bậc trong lĩnh vực nghiên cứu khoa học và công nghệ.
Trong hành trình khám phá không gian, vấn đề năng lượng luôn là thách thức lớn nhất. Khi các tấm pin mặt trời không thể hoạt động trong bóng tối lạnh lẽo của vũ trụ và pin hóa học truyền thống cạn kiệt sau một thời gian ngắn, các nhà khoa học Nga đã phát minh ra giải pháp đột phá: Pin hạt nhân sử dụng đồng vị Nickel-63 (Ni-63) có thể hoạt động liên tục trong vòng 50-100 năm, theo thông tin từ Tạp chí chuyên ngành hạt nhân quốc tế vào tháng 3/2026.
Chi tiết về cấu tạo của pin hạt nhân Nga.
Không chỉ là một bộ phận linh kiện thông thường, đây là một "trái tim" bền bỉ có thể hoạt động liên tục suốt 1 thế kỷ, bất chấp những điều kiện khắc nghiệt nhất mà con người có thể tưởng tượng.
Công trình này là kết quả của sự hợp tác giữa các nhà khoa học Nga đến từ Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia (NUST MISIS) ở Moscow, Viện Vật lý và Công nghệ Moscow (MIPT) và các công ty con thuộc Tập đoàn Năng lượng Nguyên tử Nhà nước Nga Rosatom.
Pin Betavoltaic “siêu bền” của Nga: Một thế kỷ không hư hỏng.
Theo Evgeniy Stepin từ Trung tâm Nghiên cứu và Công nghệ Vũ trụ thuộc Đại học Tổng hợp Nghiên cứu Hạt nhân Quốc gia (MEPhI, Moscow), mục tiêu hàng đầu của Nga là phát triển các nguồn năng lượng nhỏ gọn nhưng hiệu quả cho máy bay và các hệ thống vũ trụ. Trong đó, bước đột phá quan trọng nhất là pin hạt nhân (Betavoltaic).
Ảnh: Đại học Tổng hợp Nghiên cứu Hạt nhân Quốc gia Nga
Khác với các lò phản ứng hạt nhân khổng lồ sinh ra lượng nhiệt rất lớn, pin hạt nhân của Nga hoạt động nhờ hiệu ứng Beta-voltaic. Điều đặc biệt ở đây là đồng vị Nickel-63.
Khi các electron từ quá trình phân rã của Nickel tương tác với các lớp bán dẫn đặc biệt, chúng tạo ra dòng điện trực tiếp. Với chu kỳ bán rã của Nickel-63 kéo dài đến 100 năm, pin có thể hoạt động liên tục trong 50 đến 100 năm (tương đương một thế kỷ).
Mặc dù các nguyên mẫu Betavoltaic đã có mặt tại Nga từ năm 2016, các nghiên cứu mới đây cho thấy khả năng sản xuất quy mô công nghiệp. Các chuyên gia MEPhI đã dự báo rằng pin hạt nhân sẽ có thể được sản xuất hàng loạt tại Nga trong khoảng thời gian 5-6 năm (2028–2029).
Các nguyên mẫu Betavoltaic từ năm 2016 đã sở hữu hiệu suất lên đến 3.300 milliwatt-giờ mỗi gram, gấp 10 lần so với năng lượng của pin hóa học thông thường.
Một gram Niken-63 phóng xạ hiện có giá khoảng 4.000 USD.
Một trong những khó khăn lớn nhất hiện nay chính là chi phí rất cao của các đồng vị. Đến đầu năm 2026, giá của một gam Nickel-63 phóng xạ vào khoảng 4.000 USD.
Tuy nhiên, Tạp chí chuyên về hạt nhân quốc tế cho biết, Nga đã chứng tỏ được vị thế dẫn đầu toàn cầu trong nghiên cứu pin hạt nhân, với mục tiêu giảm thiểu chi phí và nâng cao mật độ năng lượng thông qua sản xuất đồng vị trong nước và áp dụng các thiết kế cấu trúc mới.
Việc sản xuất đồng vị trong nước, đặc biệt là Ni-63 tinh khiết, là một quy trình rất tốn kém và phức tạp, đòi hỏi công nghệ làm giàu đặc biệt cùng với các hệ thống máy ly tâm tiên tiến. Nga hiện là một trong số ít quốc gia trên thế giới có khả năng làm chủ quá trình làm giàu Nickel-63.
Để đạt được mục tiêu sản xuất hàng loạt vào năm 2028-2029, các nhà nghiên cứu Nga đang tìm kiếm các đối tác công nghiệp, đặc biệt trong các trung tâm hạt nhân của Rosatom (như Sarov hay Mayak), nhằm giảm chi phí thông qua việc làm giàu đồng vị ở quy mô công nghiệp.
Các nhà nghiên cứu tại MEPhI gần đây đã chuyển hướng sang một phương pháp thiết kế pin hạt nhân mới lạ, loại bỏ cấu trúc nhiều lớp truyền thống để cải thiện hiệu quả và khả năng mở rộng.
Các nhà khoa học tại Đại học Khoa học và Công nghệ Quốc gia Nga (NUST MISIS) đã phát triển một cấu trúc 3D sáng chế cho các bộ chuyển đổi dựa trên silicon. Thay vì đặt các đồng vị trên bề mặt phẳng, họ đã đưa chúng vào các kênh siêu nhỏ, qua đó tăng diện tích chuyển đổi bức xạ lên 14 lần, giúp công suất riêng tăng gấp 10 lần và giảm kích thước thiết bị xuống chỉ còn 1/3.
Nguồn phát bức xạ beta này mang lại năng lượng "sạch" và an toàn, là nền tảng cho các công nghệ hạt nhân tương lai.
Một trong những nỗi lo lớn nhất về năng lượng hạt nhân là vấn đề phóng xạ, nhưng với Nickel-63, an toàn gần như tuyệt đối được đảm bảo, vì nó không phát ra tia gamma đáng kể. Lớp vỏ của pin đã đủ để che chắn hoàn toàn.
Bức xạ beta mà nó phát ra có năng lượng rất thấp, không thể xuyên qua một tờ giấy hoặc lớp da người. Chính lớp vỏ bảo vệ của viên pin đã trở thành một lá chắn hoàn hảo, ngăn chặn mọi sự rò rỉ và bảo vệ con người cũng như các thiết bị điện tử nhạy cảm xung quanh.
Hơn nữa, khả năng chịu nhiệt vượt trội từ -100°C đến +150°C khiến pin hạt nhân này trở thành lựa chọn duy nhất cho các trạm quan trắc tại Bắc Cực hoặc trong môi trường chân không của không gian.
Để đáp ứng các quy định quốc tế cũng như yêu cầu của Nga (Cơ quan Giám sát Môi trường, Công nghiệp và Hạt nhân Liên bang Nga Rostekhnadzor), các nguyên mẫu pin hạt nhân đều phải trải qua các bài kiểm tra khắc nghiệt nhằm mô phỏng các tình huống sự cố.
Trong tương lai không xa, không chỉ tàu vũ trụ hay máy bay không người lái mà ngay cả các thiết bị y tế như máy trợ tim cũng sẽ sử dụng "trái tim hạt nhân" này, mang lại nguồn sống bền bỉ suốt đời người.
Pin hạt nhân Nickel-63 là minh chứng cho việc con người đã thuần hóa năng lượng nguyên tử phục vụ các mục tiêu hòa bình và xa xôi. Một kỷ nguyên mới đã bắt đầu, nơi chúng ta không còn lo lắng về việc "hết pin" nữa.
