Pin nguyên tử: Dùng chất phóng xạ trong thiết bị dân dụng

1- Pin thông thường là một máy phát dòng điện một chiều, dựa trên phản ứng hóa học một chiều: có nghĩa là dùng xong thì vứt đi.

Trái với ắc quy là máy phát điện dòng điện một chiều, dựa trên phản ứng hóa học thuận nghịch, hay phóng nạp: có nghĩa là dùng xong có thể sạc lại dùng tiếp. Dòng điện của ắc quy được cung cấp do phản ứng hóa học chiều phóng.

Vậy thì Pin sạc thực chất là ắc quy, chỉ có điều nhà sản xuất chế tạo: hoặc theo hình dáng Pin để dễ dùng, hoặc chế tạo theo công nghệ khô như pin: hồ sệch thay vì dung dịch. Tuy nhiên hiện nay, xu hướng chung vẫn xem pin sạc là pin!

2- Pin Plutonium: Khoảng những năm 60, 70 của thế kỷ trước, Mỹ đã sản xuất Pin nguyên tử dùng cho máy tạo nhịp tim (phẫu thuật cấy máy và pin vào người). Trong 250 viên Pin nguyên tử được hãng Medtronic sản xuất, có viên vẫn chạy tốt đến 22 năm!

Pin nguyên tử nầy, nguồn nhiên liệu chính là chất phóng xạ Plutonium 238. Chất Pu-238 nầy phóng xạ tia alpha rất mạnh gây nên nóng bản thân chúng và môi trường chung quanh.

Tia alpha: 2 proton dính 2 neutron, mang điện dương, cũng gọi là hạt nhân heli. Độ xuyên thấu kém, tờ giấy thường cũng đủ chặn tia alpha.

Tia beta: hạt electron mang điện âm, là tia điện tử. Độ xuyên thấu kém, tấm kính mỏng hay da dày cũng đủ chặn.

Mang tiếng là Pin nguyên tử, nhưng pin vận hành lại quá đơn giản: Khối Pu-238 phát xạ rỉ rã tia alpha làm nóng bản thân nó, áp vào vĩ bán dẫn sẽ tạo nên dòng điện do chênh lệch nhiệt độ. Khó sản xuất là phải bao bọc kỹ khối phóng xạ đó.

Pin nguyên tử dùng Pu-238 có thời gian bán rã đến 88 năm, sẽ sản xuất dòng điện yếu nhưng lâu dài.

Như trên đã nói, Pin Pu-238 trước dùng trong máy tạo nhịp tim để bệnh nhân đỡ phẫu thuật thay pin. Hay dùng hơn cả là trong các phi thuyền bay xa: pin mặt trời không tác dụng! Ví dụ phi thuyền Voyager 1 và 2 đều dùng Pin Pu-238 để cấp điện cho thiết bị liên lạc vì hiện nay chúng ra tận rìa hệ mặt trời, tụi nầy được phóng cách đây mấy chục năm! (1977)

Phi thuyền Thỏ ngọc (Tàu) vừa rồi cũng dùng loại Pin nguyên tử nầy để cấp điện khi Mặt trăng đi vào vùng tối. (Các báo lại cho rằng dùng pin nầy để sưởi các mạch điện tử!)

Dân dụng: Chính phủ Mỹ đã cấm sản xuất và sử dụng pin nầy từ thập niên 1980 do lo ngại an toàn phóng xạ.

2- Pin Tritium: Từ những năm 2000, Mỹ đã sản xuất Pin nguyên tử khác, nguồn là Tritium.

Chất Tritium là hydro có tan trong nước biển!

Thay vì hydro chỉ có 1 proton trong nhân, đồng vị của hydro lại chứa thêm 1 hay 2 hạt neutron. Chứa thêm một hạt, nguyên tố hydro nầy gọi là deuterium, và chứ thêm 2 hạt proton thì gọi là tritium.

Trên báo Tàu rao bán Pin nguyên tử nầy, nghe nói chúng khoe là Pin nguyên tử dùng phản ứng tổng hợp nhiệt hạch!

Rõ là ba xạo! Phản ứng nhiệt hach cần nhiệt độ rất cao vài triệu độ như trên Mặt trời. Ở đây cục pin bé tí thì tổng hợp cái gì?

Cơ chế phát điện của Pin nguyên tử Tritium như sau: Nguồn Tritium bắn ra tia beta (điện tử), chúng xâm nhập vào vĩ bán dẫn. Ở lớp tiếp xúc p-n, chúng tạo điện tử âm lao về bản n và ion dương lao về bản p.

(Cơ chế nầy khác với Pu-238, ở trên thì chênh nhiệt sinh điện)

Hai loại Pin nguyên tử mô tả trên, phóng tia alpha hay beta có tính xuyên thấu yếu, nên dễ dàng bao bọc ngăn chặn, để có thể dùng trong dân dụng. Tuy nhiên nhắc lại: dòng điện các loại Pin nguyên tử nầy rất yếu, chỉ thích hợp mạch điện công suất thấp, và dùng trong thời gian lâu dài, vì tụi nguyên tố phóng xạ có thời gian bán rã dài, nên chúng cứ việc phóng tia rỉ rã...

----------

Xem trực tiếp toàn bộ blog Chuyện Linh Tinh