Pin nguyên tử là một loại nguồn năng lượng hoạt động dựa trên các quá trình phân rã phóng xạ của nguyên tố hóa học, thường là các đồng vị phóng xạ như plutoni-238 hoặc americi-241. Cơ chế hoạt động của pin nguyên tử dựa trên việc tận dụng nhiệt sinh ra từ quá trình phân rã này, thông qua chuyển hóa thành điện năng nhờ các thiết bị chuyển đổi như cặp nhiệt điện. Đặc điểm nổi bật của pin nguyên tử là có tuổi thọ rất cao, thường kéo dài hàng chục năm mà không cần nạp năng lượng hay bảo dưỡng, và khả năng hoạt động ổn định trong các điều kiện khắc nghiệt, ví dụ như ngoài không gian hoặc dưới sâu đại dương. Tuy nhiên, loại pin này cũng đặt ra những thách thức lớn về an toàn bức xạ, yêu cầu kỹ thuật xử lý và bảo vệ nghiêm ngặt.

Pin nguyên tử được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ vũ trụ và quân sự do đặc tính bền bỉ vượt trội so với các loại pin hóa học thông thường. Tàu thăm dò không gian Pioneer, Voyager hay Curiosity đều sử dụng pin nguyên tử để cung cấp năng lượng cho thiết bị điện tử, cảm biến cùng hệ thống liên lạc trong suốt nhiều thập kỷ hoạt động. Ngoài ra, pin nguyên tử còn từng được dùng cho các thiết bị y tế như máy điều hòa nhịp tim thế hệ đầu tiên, nhờ khả năng duy trì điện năng lâu dài mà không cần thay thế thường xuyên. Tuy nhiên, vì các rủi ro về phóng xạ và chi phí chế tạo cao, hiện nay pin nguyên tử thường chỉ được áp dụng cho những lĩnh vực đặc biệt quan trọng, đòi hỏi tuổi thọ và độ bền cực kỳ lớn.

Bên cạnh các lợi ích, việc phát triển và ứng dụng pin nguyên tử cũng đặt ra nhiều vấn đề khoa học, xã hội và môi trường đáng lưu ý. Quản lý các chất phóng xạ sau khi pin hết hạn dùng là một thách thức lớn, bởi chúng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường nếu không được xử lý nghiêm ngặt. Nhiều quốc gia đã xây dựng hệ thống luật lệ kiểm soát chặt chẽ quy trình sản xuất, vận chuyển, sử dụng và thải loại pin nguyên tử để hạn chế tối đa nguy cơ rò rỉ phóng xạ. Trong tương lai, với sự phát triển của công nghệ vật liệu và an toàn hạt nhân, pin nguyên tử có thể mở rộng sang nhiều lĩnh vực mới, nhưng vẫn luôn gắn liền với trách nhiệm đảm bảo an toàn tuyệt đối cho con người và môi trường sống.