Радиовольтаика: новый подход к энергии термоядерного синтеза

Термоядерный синтез представляет собой интересный парадокс. Сам процесс синтеза достижим — существуют даже любительские установки, — однако преобразование этой энергии в электричество остаётся сложнейшей задачей.

Как отметил специалист по материаловедению Дэниел Веласкес, создание реактора, который генерирует энергию, — это одно, а реактора, эффективно производящего электричество, — совершенно другое. Именно на этом этапе отрасль сталкивается с основными трудностями.

Термоядерные реакции высвобождают колоссальное количество энергии при слиянии лёгких атомов. Однако улавливание этой энергии оказалось технически сложным. Традиционный метод с нагревом воды и вращением паровой турбины имеет ограниченный КПД, не превышающий 60%.

Компания Avalanche Energy предлагает инновационный подход с использованием радиовольтаических материалов. По принципу действия они схожи с фотоэлементами солнечных панелей, но преобразуют в электричество не свет, а радиацию. Несмотря на давнее существование концепции, её практическое применение было ограничено: материалы быстро деградировали под воздействием излучения и обладали низкой выходной мощностью.

Недавно компания получила контракт на 5,2 миллиона долларов от Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США на разработку новых радиовольтаических материалов. Интерес военных связан с созданием нового поколения ядерных батарей для космических аппаратов, спутников и автономных систем, где традиционная логистика снабжения невозможна.

Хотя основная цель Avalanche — создание компактного термоядерного реактора для замены дизель-генераторов, контракт пересекается с её амбициями. И термоядерные реакции, и ядерные батареи генерируют альфа-частицы — высокоэнергетическое излучение, повреждающее оборудование. Разработка материала, способного улавливать эти частицы, решит две задачи одновременно: защитит реактор и повысит общую выработку электроэнергии.

Дополнительно компания получила грант в 1,25 миллиона долларов от лаборатории ВВС США на использование вычислительных методов для ускоренного открытия новых материалов.

Ключевой вехой для всех стартапов в области термоядерного синтеза является достижение «безубыточности» (Q>1), когда вырабатываемая энергия превышает затраченную на запуск реакции. Эффективное использование альфа-частиц для генерации тока может стать решающим шагом на пути к коммерчески viable термоядерной энергетике.

Многие компании работают над реакторами, производящими альфа-частицы. Успех Avalanche в создании эффективной радиовольтаической технологии может привести к тому, что она станет поставщиком решений для всей формирующейся отрасли.