Một nhóm nhà khoa học tại Đại học Bang Ohio đã phát triển một loại pin mới có khả năng tạo ra điện từ phóng xạ của chất thải hạt nhân. Thiết bị này hoạt động bằng cách kết hợp các tinh thể đặc biệt, gọi là tinh thể phát quang (scintillator crystals), với các tế bào quang điện (solar cells). Khi hấp thụ bức xạ, các tinh thể này phát ra ánh sáng, sau đó được các tế bào quang điện chuyển đổi thành điện năng. Về bản chất, đây là một loại pin quang điện hạt nhân có khả năng chuyển đổi tia gamma thành điện.
Chiếc pin này có kích thước nhỏ gọn, tương đương một khối lập phương nhỏ, và đã được thử nghiệm với hai vật liệu phóng xạ: cesium-137 và cobalt-60. Cesium-137, một sản phẩm phụ từ các nhà máy điện hạt nhân, tạo ra công suất khoảng 288 nanowatt. Trong khi đó, cobalt-60 – một chất mạnh hơn – tạo ra 1,5 microwatt, đủ để cung cấp năng lượng cho các cảm biến nhỏ. Mặc dù mức năng lượng này vẫn rất nhỏ so với nhu cầu sử dụng điện hàng ngày, nhưng các nhà nghiên cứu tin rằng công nghệ này có thể được mở rộng để tạo ra nhiều điện hơn.
Loại pin này được thiết kế chủ yếu để sử dụng trong các cơ sở lưu trữ chất thải hạt nhân, hệ thống thăm dò vũ trụ, hoặc nghiên cứu dưới nước. Nó không được phát triển để sử dụng đại trà trong sinh hoạt hàng ngày. Một điểm đáng chú ý là pin này không chứa vật liệu phóng xạ, do đó nó hoàn toàn an toàn khi chạm vào, mặc dù vẫn sử dụng bức xạ để tạo ra điện.
Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện rằng kích thước và hình dạng của tinh thể bên trong pin ảnh hưởng đến khả năng sản xuất điện. Tinh thể lớn hơn có thể hấp thụ nhiều bức xạ hơn và tạo ra nhiều ánh sáng hơn, trong khi tế bào quang điện lớn hơn có thể chuyển đổi nhiều ánh sáng hơn thành điện năng.
Việc mở rộng quy mô sản xuất loại pin hạt nhân này để tạo ra nhiều năng lượng hơn vẫn còn là một thách thức. Chi phí sản xuất lớn cũng là một rào cản. Tuy nhiên, các nhà khoa học nhìn thấy tiềm năng to lớn của công nghệ này, đặc biệt trong các môi trường khắc nghiệt, nơi bảo trì thường xuyên là điều không thể. Pin này có thể hoạt động trong thời gian dài mà không gây ô nhiễm môi trường.
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Optical Materials: X. Các nhà khoa học tin rằng đây mới chỉ là bước khởi đầu. Họ hy vọng trong tương lai sẽ có thêm nhiều thử nghiệm để cải tiến thiết kế và tạo ra những mẫu pin mạnh mẽ hơn. Công trình này nhận được sự hỗ trợ từ các cơ quan chính phủ Mỹ, chuyên về an ninh hạt nhân và hiệu suất năng lượng.
