Создать термоядерный реактор — это одно, а получить от него электричество — совсем другое и довольно сложное занятие. Например, мегапроект ИТЭР не будет производить электричество, хотя у него ожидается положительный выход энергии. Вырабатывать электричество будет следующий международный проект — DEMO, о сроках реализации которого уже даже не вспоминают. Но есть один трюк, который может приблизить коммерческий термояд, — это опыт атомных батареек.
Источник изображения: Avalanche Energy
Известные более полувека атомные источники питания используют разные принципы извлечения энергии из процессов ядерного распада — от отвода тепла до альфа- и бетавольтаики (ядерной и электронной). Термоядерные реакторы работают по другому принципу — они выделяют энергию во время синтеза более тяжёлых ядер из более лёгких, в частности при соединении ядер водорода в ядра гелия.
Но этим процессы ядерного преобразования не ограничиваются. В ряде случаев термоядерные реакции также сопровождаются другими процессами, например излучением альфа-частиц. И вот тут на помощь могут прийти старые добрые атомные батарейки, которые способны, подобно солнечным панелям, улавливать, но только не фотоны, а именно те самые альфа-частицы (ядра изотопа гелия-4), вырабатывая электричество подобно классическим фотоэлементам.
Обязательство создать такие фото-панели или фотооболочки для работы с альфа-частицами в связке с термоядерными реакторами взяла на себя компания Avalanche Energy. Она уже разрабатывает по контракту с Пентагоном компактные термоядерные реакторы, которые могут быть дополнены «альфа-оболочкой» для простого съёма электричества с рабочих камер реакторов. В таком случае отпадёт необходимость в громоздких и сложных системах съёма энергии с реакторов, например в виде банального превращения воды в пар и подачи его на турбины, что распространено сегодня. В совокупности эти решения способны существенно повысить КПД термоядерных реакторов и приблизить появление коммерчески выгодных решений даже с небольшим положительным выходом энергии.
Компания Avalanche Energy как раз на днях заключила новый контракт с DARPA на сумму $5,2 млн для разработки подобных решений. Дополнительное финансирование она получила от другого военного ведомства — AFWERX (под крылом ВВС США) — в размере $1,25 млн. В последнем случае деньги пойдут на создание цифровых моделей для ускоренной разработки перспективных материалов. Кроме того, Avalanche Energy в 2022 году заключила контракт с Отделом оборонных инноваций США (DIU) на разработку компактного ядерного двигателя для космических аппаратов, прототип которого должна показать в 2027 году, но это уже другая история.