Các nhà nghiên cứu tại Viện khoa học và công nghệ Daegu Gyeongbuk, Hàn Quốc tạo ra loại pin hạt nhân có thể chuyển đổi trực tiếp bức xạ thành điện, nhưng không có những đáng sợ liên quan đến bức xạ hạt nhân.

Được gọi là pin betavoltaic, loại pin này sử dụng các hạt beta, chỉ là các electron năng lượng cao. Điều thú vị trong loại pin này là vật liệu carbon-14, một đồng vị phóng xạ phát ra các hạt beta. Các hạt này va chạm vào chất bán dẫn titanium dioxide được phủ một loại thuốc nhuộm gốc ruthenium, làm các electron tách ra khỏi thuốc nhuộm, tạo ra dòng điện.

Chu kỳ bán rã của carbon-14 là khoảng 5.730 năm, nghĩa là về mặt lý thuyết, pin vẫn có thể sản xuất 50% sản lượng ban đầu sau gần sáu thiên niên kỷ. Tuy nhiên, trong thế giới thực, sản lượng điện thực tế có thể sẽ giảm nhanh hơn nhiều do vật liệu bị phân hủy trong khoảng thời gian như vậy.

Loại pin nguyên mẫu này có mật độ năng lượng là 20,75 nanowatt trên một centimet vuông trên một milicurie với hiệu suất 2,86%. Nói một cách dễ hiểu, là không nhiều lắm. Với kích thước chỉ bằng một viên aspirin, nó tạo ra khoảng 0,4% năng lượng cần thiết để chạy một máy tính bỏ túi cơ bản.

Mặc dù vậy, nó tạo ra đủ năng lượng để chạy các thiết bị y tế như mạch xung máy tạo nhịp tim hoặc cảm biến môi trường từ xa để ghi dữ liệu,… Có nhiều ứng dụng tiêu thụ điện năng cực thấp phù hợp với loại pin này và nó vẫn đang trong giai đoạn đầu phát triển.

Không như những gì mọi người thường nghĩ về bức xạ hạt nhân, các nhà nghiên cứu cho biết thiết kế pin này khá an toàn. Viên pin hạt nhân nhỏ này, ở trạng thái thể rắn và được chế tạo không có vật liệu dễ cháy, có thể an toàn hơn pin lithium-ion, loại pin dễ bị mất kiểm soát nhiệt, rò rỉ và phát nổ.

Tuy nhiên, công nghệ pin hạt nhân không phải hoàn toàn mới.

Pin đồng vị phóng xạ đầu tiên được Ủy ban năng lượng nguyên tử Hoa Kỳ phát triển vào năm 1954. Pin này sử dụng strontium-90 làm nguồn phóng xạ và chuyển đổi năng lượng từ các hạt beta thành điện, tương tự như pin betavoltaic ngày nay.

Ngay sau đó, vào những năm 1960, máy phát nhiệt điện đồng vị phóng xạ (RTG) được sử dụng trong các sứ mệnh không gian, chuyển đổi năng lượng từ các đồng vị phát ra alpha như plutonium-238, mạnh hơn nhưng vẫn tương đối an toàn khi được che chắn đúng cách.

Trong các năm gần đầy, một số nghiên cứu từ Trung Quốc, Nhật Bản, Vương quốc Anh, cũng phát triển các dạng pin hạt nhân, có thể cung cấp năng lượng trong hàng chục năm hoặc lâu hơn. Những đột phá này bắt đầu mở ra giải pháp cung cấp năng lượng lâu dài cho các ứng dụng thực tế.