Строительство термоядерного реактора — это лишь половина пути. Куда сложнее эффективно извлечь из него электрическую энергию. Показательный пример — международный проект ИТЭР (ITER), который при расчётном положительном энергобалансе даже не предусматривает генерацию электричества. Следующий этап, проект DEMO, должен был решить эту проблему, однако сроки его реализации стали настолько туманными, что о них предпочитают не упоминать. Тем не менее, эксперты нашли изящное решение: использование технологий, заимствованных у атомных батареек.
Атомные источники питания известны человечеству уже более пятидесяти лет. Их работа основана на различных методах преобразования энергии распада: от простого отвода тепла до технологий альфа- и бетавольтаики. Термоядерный синтез, напротив, работает на противоположном принципе: выделение колоссальной энергии при слиянии ядер легких элементов, чаще всего изотопов водорода, в ядра гелия.
Однако процессы в реакторе не ограничиваются только нагревом. В ряде реакций термоядерного синтеза побочным продуктом становится мощное излучение альфа-частиц. Именно здесь пригодится концепция атомных батареек. По аналогии с тем, как солнечные панели преобразуют фотоны в электрический ток, специальные «альфа-оболочки» могут улавливать поток альфа-частиц (ядер гелия-4), превращая их в электроэнергию напрямую.
Разработкой таких систем для термоядерных реакторов занимается компания Avalanche Energy. В рамках контрактов с Пентагоном стартап создает компактные термоядерные установки, которые оснащаются «альфа-оболочкой» для эффективного съема энергии непосредственно с рабочих камер. Такая технология может избавить отрасль от необходимости использования громоздких и низкоэффективных систем преобразования, где тепловая энергия сначала превращает воду в пар, а затем вращает турбину. Прямое получение электричества существенно повысит КПД термоядерных установок и приблизит эпоху коммерческого термояда, сделав его выгодным даже при относительно небольшом выходе энергии.
На днях Avalanche Energy привлекла очередное финансирование: DARPA выделило компании 5,2 млн долларов на развитие этих технологий. Дополнительные 1,25 млн долларов предоставило подразделение AFWERX (в составе ВВС США) — эти средства будут направлены на создание цифровых двойников для ускоренного подбора материалов. Стоит отметить, что компания также работает над компактным ядерным двигателем для космических аппаратов по заказу DIU, прототип которого должен быть представлен в 2027 году.
