Thongtinthoidai.vn - Lần đầu tiên sau gần 30 năm tại Hoa Kỳ, các nhà khoa học đã chế tạo ra một loại bột plutonium-238 - dưới dạng các viên nhiên liệu có thể nạp năng lượng cho các tàu không gian.
Đây là một cột mốc quan trọng mà các nhà khoa học cho rằng giúp mở đường đưa nước Mỹ hướng tớicung cấp nguồn năng lượng cho hoạt động thăm dò không gian vũ trụ sâu thẳm và các chuyến bay vào không gian khác của NASA.
Theo đó, các nhà khoa học trộn neptunium oxit với nhôm và nén chúng vào các lớp vỏ cứng nhỏ thành dạng viên. Sau đó họ chiếu xạ các viên này để tạo ra neptunium-238 - chất này sẽ phân rã nhanh chóng thành plutonium-238.
Plutonium-238 (Pu-238) là một nguyên tố phóng xạ và khi nó phân rã thành uranium-234, nó sẽ giải phóng ra nhiệt năng. Nhiệt năng này sau đó có thể được sử dụng như một nguồn năng lượng. Ví dụ, khoảng 30 chuyến bay vào không gian, kể cả tàu vũ trụ Voyager khám phá các hành tinh ngoài hệ mặt trời trong những năm 1970, đã phải nhờ vào một dạng oxit của đồng vị plutonium.
Trong Chiến tranh Lạnh, nhà máy sông Savannah ở Nam Carolina là nơi bơm ra Pu-238. Bob Wham, người phụ trách dự án này (dự án nghiên cứu Pu-238) cho Bộ phận an ninh hạt nhân và công nghệ đồng vị tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (ORNL) thuộc Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) cho biết: "Những lò phản ứng đó đã bị đóng cửa vào năm 1988 và Mỹ đã không có khả năng chế tạo ra nguyên liệu mới kể từ đó".
Sau khi Mỹ dừng sản xuất đồng vị trên, Nga đã cung cấp nguồn Pu-238 cần thiết cho các sứ mệnh bay vào không gian vũ trụ. Tuy nhiên, Nga cũng đã ngừng sản xuất nguyên liệu này.
Cách đây hai năm, NASA đã bắt đầu tài trợ cho một nỗ lực mới để sản xuất plutonium-238; chi khoảng 15 triệu USD một năm cho Văn phòng năng lượng hạt nhân thuộc Bộ Năng lượng Mỹ.
Plutonium-238 là một nguồn năng lượng lý tưởng cho các sứ mệnh không gian vì nhiều lý do, trong đó có cái gọi là chu kỳ bán rã (half-life) của nó khoảng 88 năm. Chu kỳ bán rã là thời gian cần thiết cho một nửa số nguyên tử của một nguyên tố có thể phân hủy. Điều đó có nghĩa là lượng nhiệt của đồng vị Plutonium sẽ bị giảm đến một nửa trong vòng 88 năm.
Theo Hiệp hội hạt nhân thế giới, Plutonium-239 (có chu kỳ bán rã khoảng 24.110 năm) là đồng vị phổ biến nhất hình thành từ uranium trong các lò phản ứng hạt nhân.
Bên cạnh đó, "nó luôn ổn định ở nhiệt độ cao, có thể tạo ra mức nhiệt đáng kể với số lượng nhỏ và phát ra mức bức xạ tương đối thấp mà có thể dễ dàng được che chắn, vì vậy trang thiết bị và những dụng cụ tối quan trọng sẽ không bị ảnh hưởng", Wham nói.
Trong thành tựu mới đạt được, Wham và các đồng nghiệp của ông đã tạo ra 50 gam Pu-238. Bằng cách sản xuất ra 50 gam plutonium-238, các nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge đã chứng minh được khả năng của Mỹ để cung cấp một nguồn năng lượng quý giá cho sứ mệnh thăm dò không gian sâu.
Do các nhà khoa học đã sử dụng cơ sở hạ tầng hiện hữu tại Bộ Năng lượng Mỹ (DOE), nên họ cần phải điều chỉnh quá trình sản xuất plutonium cho thích ứng.
Wham giải thích: "Ví dụ, các lò phản ứng nghiên cứu đang vận hành của DOE là nhỏ hơn so với những lò được sử dụng tại nhà máy sông Savannah, vì vậy, chúng ta cần phải điều chỉnh công nghệ để có thể hoạt động trong các lò phản ứng đang vận hành hiện có".
Tiếp theo, các nhà khoa học sẽ kiểm tra độ tinh khiết của mẫu vật và nghiên cứu tăng quy mô quá trình sản xuất.
"Một khi chúng ta có thể tự động hóa và mở rộng quy mô quá trình này, đất nước (Mỹ) sẽ có khả năng lâu dài để sản xuất các hệ thống năng lượng đồng vị phóng xạ như những hệ thống được sử dụng bởi NASA cho hoạt động thăm dò không gian sâu thẳm", Wham nói.
Các nhà nghiên cứu cho biết, sứ mệnh tiếp theo của NASA với một kế hoạch sử dụng năng lượng đồng vị phóng xạ nói trên chính là tàu thăm dò sao hỏa 2020 (Mars 2020 rover), dự kiến sẽ được phóng vào tháng 7 năm 2020. Tàu thăm dò này sẽ được thiết kế để tìm kiếm những dấu hiệu của sự sống trên hành tinh đỏ, thu thập các mẫu đất và đá để tiến hành thử nghiệm trên trái đất và nghiên cứu công nghệ cho hoạt động thăm dò của con người.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét