Baterii nucleare de nouă generație: cum vrea Avalanche Energy să transforme particulele alfa în electricitate din fuziune

Energia prin fuziune a fost mereu o contradicție. Componenta de fuziune în sine este relativ simplă — de exemplu, un student a reușit recent să construiască un dispozitiv de fuziune simplu chiar în dormitorul său — însă transformarea reacției în electricitate rămâne partea dificilă.

„Un reactor de fuziune care produce putere – și există deja destule astfel de reactoare – este un lucru”, a explicat Daniel Velásquez, expert în știința materialelor la Avalanche Energy. „Un reactor de fuziune care produce electricitate este mai bun.” Aici este punctul în care industria aflată la început de drum continuă să fie blocată.

Reacțiile de fuziune eliberează cantități uriașe de energie prin combinarea a doi atomi mai ușori într-unul mai greu. Colectarea efectivă a acestei energii însă s-a dovedit dificilă. Cea mai răspândită metodă este încălzirea apei și punerea în mișcare a unei turbine cu abur, dar această abordare nu este prea eficientă, reușind să valorifice, în cel mai bun caz, aproximativ 60% din energie.

Compania Avalanche Energy consideră că poate capta o parte mai mare din această energie prin dezvoltarea unor noi materiale numite radiovoltaice. Radiovoltaicele seamănă cu fotovoltaicele — panourile solare clasice — prin faptul că folosesc semiconductori pentru a transforma radiația în electricitate. Ele există de ceva vreme, dar nu au fost foarte performante: materialele radiovoltaice actuale se deteriorează ușor din cauza radiației pe care o exploatează și nu generează cantități mari de curent.

Astăzi, Avalanche a anunțat că a obținut un contract în valoare de 5,2 milioane de dolari de la DARPA pentru dezvoltarea unor radiovoltaice noi și îmbunătățite.

Agenția de cercetare a Departamentului Apărării este interesată să folosească aceste materiale într-o nouă clasă de baterii nucleare, care utilizează dezintegrarea radioactivă a unor elemente precum poloniul pentru a produce electricitate. Dispozitivele de acest tip ar putea alimenta nave spațiale și sateliți timp de mai mulți ani. Ele ar putea fi folosite și în aplicații militare terestre cu consum mai mare de energie, timp de zile întregi, „în special pentru sisteme autonome sau misiuni în care logistica este un pic imposibilă”, a precizat Velásquez.

Acesta nu este exact obiectivul principal al Avalanche ca firmă, însă finanțarea DARPA se suprapune parțial cu planurile și viziunea companiei.

În primul rând, atât reacțiile de fuziune, cât și bateriile nucleare produc particule alfa, un tip de radiație atât de energică încât poate afecta numeroase echipamente, inclusiv pereții unui reactor nuclear. În al doilea rând, Avalanche dezvoltă un reactor de fuziune de dimensiunea unui birou, care ar putea înlocui generatoarele diesel în bazele militare izolate.

Dacă firma reușește să realizeze un nou tip de radiovoltaic pentru o baterie nucleară, cunoștințele obținute ar putea fi aplicate la un nou element al reactorului. Un astfel de înveliș ar ajuta la captarea particulelor alfa, protejând reactorul și, în același timp, mărind cantitatea de energie electrică produsă. În plus, Avalanche a mai câștigat și un grant de 1,25 milioane de dolari din partea laboratorului de cercetare AFWERX al Forțelor Aeriene ale SUA, pentru a utiliza progresele în calcul computațional în vederea accelerării descoperirii de noi materiale.

Startup-urile din domeniul fuziunii se întrec pentru a atinge așa-numitul prag de „breakeven”, denumit în mediul științific Q>1, unde Q este raportul dintre energia produsă de reacția de fuziune și energia necesară pentru a o menține. Punerea particulelor alfa la lucru în producerea de electricitate ar putea face mai ușor de atins obiectivul unei energii comerciale prin fuziune.

Avalanche nu este singura companie cu un tip de reactor care generează particule alfa. Dacă inițiativa sa va reuși, firma ar putea ajunge să furnizeze această tehnologie și altor companii din domeniul fuziunii, urmând astfel o tendință care începe să prindă contur în industrie.