Η αμερικανική Avalanche Energy εξασφάλισε χρηματοδότηση από τη DARPA για νέα ραδιοβολταϊκά υλικά που μετατρέπουν επιβλαβή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια. Η τεχνολογία αυτή μπορεί να αλλάξει τόσο τις πυρηνικές μπαταρίες όσο και την εμπορική σύντηξη.
Η πολυπόθητη εμπορική πυρηνική σύντηξη σκοντάφτει διαχρονικά σε ένα κρίσιμο εμπόδιο: όχι τόσο στην ίδια τη δημιουργία της αντίδρασης, όσο στη μετατροπή της τεράστιας παραγόμενης ενέργειας σε αξιοποιήσιμο ηλεκτρισμό. Η αμερικανική startup Avalanche Energy επιχειρεί να καλύψει ακριβώς αυτό το κενό, αξιοποιώντας μια νέα γενιά υλικών που υπόσχονται να μετατρέπουν άμεσα την πυρηνική ακτινοβολία σε ηλεκτρική ισχύ.
Το στοίχημα της DARPA στις πυρηνικές μπαταρίες
Η Avalanche Energy ανακοίνωσε ότι εξασφάλισε συμβόλαιο ύψους 5,2 εκατ. δολαρίων από την αμερικανική υπηρεσία αμυντικών ερευνών DARPA, με αντικείμενο την ανάπτυξη προηγμένων ραδιοβολταϊκών υλικών. Τα υλικά αυτά λειτουργούν κατά ανάλογο τρόπο με τα γνωστά φωτοβολταϊκά: αντί για φωτόνια, αξιοποιούν σωματίδια ακτινοβολίας (όπως τα σωμάτια άλφα) για να παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα μέσω ημιαγωγών.
Ο στόχος της DARPA είναι η δημιουργία μιας νέας γενιάς πυρηνικών μπαταριών που αντλούν ενέργεια από τη ραδιενεργό διάσπαση υλικών όπως το πολώνιο. Τέτοιες συσκευές μπορούν να τροφοδοτούν διαστημόπλοια και δορυφόρους για πολλά χρόνια, ενώ σε στρατιωτικές εφαρμογές στη Γη μπορούν να παρέχουν ισχύ για ημέρες σε αυτόνομα συστήματα και αποστολές όπου η υλικοτεχνική υποστήριξη είναι δύσκολη ή επικίνδυνη.
Το πρόβλημα μέχρι σήμερα είναι ότι τα υπάρχοντα ραδιοβολταϊκά υλικά καταστρέφονται γρήγορα από την ίδια την υψηλής ενέργειας ακτινοβολία που καλούνται να αξιοποιήσουν, με αποτέλεσμα χαμηλή απόδοση και μικρή διάρκεια ζωής. Η Avalanche επιχειρεί να σχεδιάσει νέα υλικά ανθεκτικά σε αυτή την καταπόνηση, ώστε να μετατρέπουν σημαντικά μεγαλύτερο ποσοστό της ενέργειας σε ηλεκτρισμό.
Από τις μπαταρίες στις μικρές αντιδραστήρες σύντηξης
Η στρατηγική σημασία του έργου δεν περιορίζεται στις πυρηνικές μπαταρίες. Η Avalanche αναπτύσσει παράλληλα έναν αντιδραστήρα σύντηξης επιτραπέζιου μεγέθους, σχεδιασμένο να αντικαταστήσει ντιζελογεννήτριες σε απομακρυσμένες στρατιωτικές εγκαταστάσεις. Κοινός παρονομαστής: οι αντιδράσεις σύντηξης, όπως και οι πυρηνικές μπαταρίες, παράγουν σωμάτια άλφα, ικανά να διαβρώσουν υλικά και να φθείρουν τα τοιχώματα του αντιδραστήρα.
Εάν τα νέα ραδιοβολταϊκά υλικά λειτουργήσουν, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως «επένδυση» στο εσωτερικό του αντιδραστήρα, συλλαμβάνοντας τα σωμάτια άλφα, προστατεύοντας τη δομή και ταυτόχρονα μετατρέποντας απευθείας την ενέργειά τους σε ηλεκτρισμό. Αυτό θα βελτίωνε θεαματικά την ενεργειακή απόδοση, σε σύγκριση με την κλασική μέθοδο παραγωγής ατμού και κίνησης στροβίλων, η οποία αξιοποιεί μόνο ένα μέρος της διαθέσιμης ισχύος.
Παράλληλα, η εταιρεία έχει εξασφαλίσει και χρηματοδότηση 1,25 εκατ. δολαρίων από το ερευνητικό εργαστήριο AFWERX της αμερικανικής Πολεμικής Αεροπορίας, με στόχο τη χρήση προηγμένων υπολογιστικών μεθόδων για την ταχύτερη ανακάλυψη και βελτιστοποίηση νέων υλικών.
Επιπτώσεις για την παγκόσμια κούρσα σύντηξης
Η βιομηχανία της πυρηνικής σύντηξης βρίσκεται σε αγώνα δρόμου για την επίτευξη του λεγόμενου «break-even» ή Q>1, όπου η ενέργεια που παράγεται από τη σύντηξη υπερβαίνει την ενέργεια που απαιτείται για τη διατήρηση της αντίδρασης. Η δυνατότητα άμεσης μετατροπής των σωματιδίων άλφα σε ηλεκτρική ενέργεια θα μπορούσε να φέρει το ορόσημο αυτό πιο κοντά, βελτιώνοντας τον συνολικό ενεργειακό ισολογισμό των αντιδραστήρων.
Η Avalanche δεν είναι η μόνη εταιρεία με σχεδιασμό αντιδραστήρα που παράγει έντονη ροή σωματιδίων άλφα. Εάν η τεχνολογία της αποδειχθεί επιτυχής, θα μπορούσε να εξελιχθεί σε κρίσιμο προμηθευτή εξειδικευμένων υλικών για ολόκληρο τον κλάδο, σε μια αγορά όπου ήδη διαφαίνεται τάση εξειδίκευσης και προμήθειας κρίσιμων υποσυστημάτων μεταξύ εταιρειών σύντηξης.
Για την Ευρώπη και την Ελλάδα, η εξέλιξη υπογραμμίζει τη στρατηγική σημασία της έρευνας υλικών και της άμεσης μετατροπής ενέργειας, τόσο για την ενεργειακή ασφάλεια όσο και για την αμυντική τεχνολογία, σε μια εποχή όπου η μετάβαση σε μη ορυκτές πηγές ενέργειας αποκτά γεωπολιτικό βάρος.
Σχόλιο 
: Η κίνηση της DARPA δείχνει ότι το επόμενο «μέτωπο» στη σύντηξη δεν είναι μόνο η επίτευξη της αντίδρασης, αλλά η έξυπνη συλλογή και μετατροπή της ενέργειας. Εταιρείες όπως η Avalanche Energy, που τοποθετούνται ακριβώς σε αυτό το κρίσιμο τεχνολογικό «ενδιάμεσο», μπορεί να εξελιχθούν σε στρατηγικούς παίκτες μιας μελλοντικής αγοράς σύντηξης, με τεράστιες προεκτάσεις για την παγκόσμια ενεργειακή και αμυντική αρχιτεκτονική.
#πυρηνική_σύντηξη #πυρηνικές_μπαταρίες #ενέργεια #τεχνολογία
