Стартап Avalanche Energy, специализирующийся на компактных термоядерных установках, неожиданно получил заказ от DARPA не на термоядерный реактор, а на радиоизотопную батарею. Агентство выделило компании $5,2 млн по программе Rads to Watts. Цель проекта — научиться превращать мощное ядерное излучение в киловатты электричества. В переводе на обычный язык это означает создание источника питания, который мог бы месяцами или даже годами питать энергоемкую технику без частой замены элементов.
Радиоизотопные батареи уже давно известны. Они работают за счет распада радиоактивных изотопов и могут служить десятилетиями, а иногда и дольше. Однако их мощность обычно невелика. Например, современные литий-ионные аккумуляторы имеют удельную емкость около 200–300 ватт-часов на килограмм. В то же время классические бета-вольтаические батареи, используемые в медицине, датчиках и космических аппаратах, выдают всего от микроватт до милливатт.
DARPA стремится значительно повысить этот показатель. По данным Avalanche, военные хотят получить батарею с удельной мощностью более 10 ватт на килограмм. Это позволит питать системы уровня ноутбука в течение нескольких месяцев, при этом вес устройства будет всего несколько килограммов. Проект ориентирован на космос и оборонные задачи, поэтому батарею разрабатывают с учетом жестких условий, где обычная электроника быстро выходит из строя.
Avalanche работает над твердотельными микрофабрикованными ячейками, которые преобразуют альфа-частицы в электричество. Такой подход называется альфа-вольтаическим и отличается от более распространенных бета-вольтаических батарей, использующих бета-излучение. Альфа-частицы легко экранируются, но при прямом контакте опасны для живых тканей. Однако для космических аппаратов и военной техники этот фактор не критичен.
Avalanche пытается интегрировать проект для DARPA в свою термоядерную стратегию. Компания фокусируется на компактных установках, а не на гигантских реакторах. Работа над радиоизотопными батареями, по мнению стартапа, помогает развивать технологии, необходимые для термоядерной энергетики.
Будущие термоядерные установки Avalanche должны производить высокоэнергетические альфа-частицы и нейтроны. Нейтроны можно использовать для наработки радиоизотопов, необходимых для программы Rads to Watts. Это создает замкнутый цикл, где производство изотопов и развитие электроники взаимно дополняют друг друга.
В качестве примера Avalanche демонстрирует микрочипы для новых батарей. Эти чипы улавливают энергию радиоактивного распада и преобразуют ее в электричество. DARPA требует, чтобы микросхемы были устойчивы к деградации под воздействием излучения. В будущем компания планирует использовать этот технологический задел в своих термоядерных установках.
Основной проект Avalanche называется Orbitron — компактная термоядерная машина мощностью от одного до 100 кВт. Установка может быть использована в удаленных районах, оборонных системах, транспорте, микросетях и даже на поверхности Луны. Модульная конструкция делает реактор гибким для различных сценариев.
Однако между концепцией и рабочей технологией остается большая дистанция. За последние два года Avalanche собрала и испытала демонстраторы Orbitron, но о положительном энергетическом балансе говорить пока рано. Стартап еще не показал, что его установка способна выдавать больше энергии, чем потребляет сама.
Контракт с DARPA для Avalanche — это не только источник финансирования, но и возможность закрепиться в более приземленной области, где результаты можно показать быстрее. Компактный термоядерный реактор остается далекой перспективой, а радиоизотопная батарея с удельной мощностью более 10 ватт на килограмм уже может стать заметной технологией для космоса и военной техники.