VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM

TRUNG TÂM ĐÀO TẠO HẠT NHÂN

NUCLEAR TRAINING CENTER

  • Đoàn Mạnh Long
  • Lượt xem: 34

Phòng thí nghiệm hạt nhân quốc gia của Vương quốc Anh (NNL) và đại học Leicester đã tạo ra nguồn điện có thể sử dụng từ đồng vị phóng xạ Americium đầu tiên trên thế giới. Thành tựu này được xem như một bước tiến tới việc sử dụng tiềm năng của Americium trong cái gọi là pin không gian, mà có thể duy trì các hoạt động do thám vũ trụ trong tương lai lên tới 400 năm.

Americium (Am) là một đồng vị phóng xạ nhân tạo, được phát hiện năm 1944 bởi các nhà khoa học Hoa Kỳ, trong một thí nghiệm sử dụng chùm neutron năng lượng cao bắn vào bia Plutonium (Pu-239). Am-241 là dạng tồn tại chủ yếu của Americium – được sử dụng trong các thiết bị phát hiện khói cảnh báo cháy và có thể được sử dụng như là một nguồn phát Alpha.

Hiện nay, nguồn sinh ra Americium là từ quá trình phân rã của nguyên tố Plutonium – là sản phẩm sinh ra trong quá trình hoạt động của các lò phản ứng hạt nhân. Một nhóm nghiên cứu thuộc NNL đã tách Americium từ các kho dự trữ Plutonium của Vương quốc Anh và sử dụng nhiệt năng được sinh ra từ loại vật liệu phóng xạ cao này để tạo ra dòng điện thắp sáng một bóng đèn nhỏ – tất cả được tiến hành bên trong một khu vực được che chắn đặc biệt của Phóng thí nghiệm trung tâm của NNL tại Cumbria, nước Anh.

Hình ảnh bóng đèn được thắp sáng bởi nguồn điện sinh ra từ Americium

Các pin không gian là các nguồn điện dùng cho quá trình do thám không gian mà sẽ sử dụng nhiệt năng từ các tấm pin Americium để cấp điện cho các cảm biến và các bộ truyền tín hiệu khi mà các tàu do thám đi sâu vào trong vũ trụ – ở đó các nguồn năng lượng từ các tấm pin mặt trời sẽ không còn phát huy được. Với nguồn năng lượng này, các tàu do thám có thể liên tục gửi các bức ảnh và dữ liệu quan trọng về trái đất trong hàng thập kỷ – lâu hơn nhiều so với các nguồn năng lượng khác có thể.

Bước đột phá này có ý nghĩa lớn về tiềm năng sử dụng Americium trong các hệ thống năng lượng sử dụng đồng vị phóng xạ cho các sứ mệnh vũ trụ, mà sẽ sử dụng nhiệt năng từ các tấm pin americium để tạo ra điện cung cấp cho các tàu do thám tiến sâu vào không gian hoặc tồn tại trong các môi trường khắc nghiệt trên các bề mặt hành tinh mà ở đó các nguồn năng lượng khác như các tấm pin mặt trời không còn phát huy tác dụng.

Bộ trưởng Khoa học Vương quốc Anh, Chris Skidmore đã đánh giá đây là một bước đột phá quan trọng và là một minh chứng tuyệt vời khác đối với các cộng đồng khoa học và đại học hàng đầu thế giới, và các cam kết của họ để duy trì Vương quốc Anh tại vị thế tiên phong trong việc phát triển công nghệ và nghiên cứu không gian cho các yêu cầu về nguồn năng lượng dung trong các môi trường khắc nghiệt. Và trên nền tảng như vậy Vương quốc Anh có thể tạo gia các công việc có tay nghề cao trong tương lai, được hỗ trợ thông qua chiến lược công nghiệp hiện đại của Vương quốc Anh và ghi nhân mức đầu tư kỷ lục của chính phủ Vương quốc Anh trong nghiên cứu và phát triển. 

Chương trình kỹ thuật này đã và đang được tiến hành trong vài năm, với sự hỗ trợ tài chính từ Cơ quan vũ trụ châu Âu (ESA), đã cho thấy NNL hợp tác làm việc rất chặt chẽ với đại học Leicester. Bên cạnh đó, sự hỗ trợ của Công ty nhiệt động học châu Âu trong việc hỗ trợ phát triển các thiết bị phát nhiệt-điện và sự cho phép sử dụng Plutonium từ kho lưu trữ của Vương quốc Anh dưới sự kiểm soát của Cơ quan chức năng cũng đóng một phần quan trọng trong chương trình này.

Richard Ambrosi, giáo sư tại trường đại học Leicester, về các hệ thống năng lượng hạt nhân dùng trong do thám và đo đạc vũ trụ cho biết: “Để có thể đi tới các ranh giới của quá trình khám phá vũ trụ, điều cần thiết bây giờ là phải cải tiến kỹ thuật trong các vấn đề như nguồn điện, kỹ thuật robot, các thiết bị tự hành và các công cụ đo đạc. Các nguồn điện từ đồng vị phóng xạ là một kỹ thuật quan trọng cho các sứ mệnh khám phá vũ trụ của châu Âu trong tương lai khi việc sử dụng chúng sẽ mang lại nhiều khả năng hơn cho các tàu vũ trụ và vệ tinh do thám có thể tiếp cận các môi trường xa xôi, lãnh lẽo, tối tăm và khắc nghiệt. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc đạt được các mục tiêu này.”

Vệ tinh do thám sử dụng đồng vị phóng xạ làm nguồn cấp điện

Tim Tinsley, giám đốc tài chính của NNL cho dự án này, đánh giá đây là một thành tựu lớn trong kỹ chuyên môn được tiến hành bởi các nhóm của NNL và đại học Leicester, cùng với sự hợp tác làm việc của các tổ chức khác như ESA và Cơ quan vũ trụ của Vương quốc Anh. Ông cũng cho biết thêm, hiện nay Plutonium không được tái sử dụng, việc có thể tách Americium từ Plutonium có thể mang lại khả năng tái sử dụng Plutonium trở thành nhiên liệu hạt nhân trong tương lai.

Adrian Bull, phát ngôn viên của NNL, cho biết thêm: “Hiện nay một số tàu do thám vũ trụ sử dụng Plutonium – nhưng nguồn cung ngày càng hạn hẹp. Việc sử dụng Americium mang lại một vài điều mà thường được nhắc tới như là một vấn đề và biến nó thành một tài sản. Công việc của chúng tôi được tài trợ bởi Cơ quan vũ trụ châu Âu và họ quan tâm tới việc sử dụng americium cho các sứ mệnh vũ trụ của châu Âu trong tương lai.

NNL đã nhận được sự quan tâm từ các Cơ quan vũ trụ, bên cạnh ESA – mong muốn có hệ thống này sẵn sàng để cung cấp năng lượng cho một sứ mệnh khám phá mặt trăng trong thập kỷ tới. Đây cũng là lợi ích cho các ứng dụng trên trái đất nơi mà một nguồn năng lượng có khả năng tồn tại 100 năm, đây cũng có thể là cơ hội để kinh doanh thương mại và xuất khẩu cho Vương quốc Anh.

Keith Stephenson, trưởng nhóm nghiên cứu, đến từ ESA, cho biết: “Mật độ năng lượng không một nguồn nào có thể có được của các nguồn năng lượng hạt nhân cho phép một loạt các sứ mệnh vũ trụ trở nên khả thi. Sự hợp tác thành công giữa các lĩnh vực hạt nhân và vũ trụ này đã tạo ra một khả năng hoàn toàn mới cho châu Âu và mở ra một tương lai cho kế hoạch khám phá đầy tham vọng và thú vị về hệ mặt trời của chúng ta”

Đoàn Mạnh Long, Phòng Giáo vụ và Đào tạo

Nguồn: http://www.world-nuclear-news.org/Articles/UK-generates-usable-electricity-from-americium