在聚变能源竞赛中,Avalanche Energy另辟蹊径。当竞争对手追求更高温度和更长等离子体燃烧时间时,该公司却致力于制造能将聚变强辐射转化为可接入电网电能的电池。据TechCrunch独家报道,Avalanche与DARPA签订合同,开发“核电池”——一种将辐射直接转化为电流的特殊材料,专为承受聚变反应堆内部严苛环境设计。
聚变反应不仅产生热量,还会向各方向喷射高能中子和其他粒子,轰击反应堆壁和部件。多数聚变设计方案计划以热能形式捕获能量,再用传统蒸汽轮机发电,但效率低下,且增加系统复杂性和成本。而Avalanche的直接转换方法无需经过热能 - 蒸汽 - 涡轮机循环,可直接将辐射转化为电能,提高整体效率,缩小聚变电站占地面积,在与太阳能电池板和天然气发电厂竞争每千瓦时成本时至关重要。
DARPA的支持表明政府对聚变能源替代途径感兴趣。能源部虽投入数十亿美元用于托卡马克和惯性约束等传统方法,但五角大楼将赌注押在材料科学突破性进展上。DARPA资助私人市场未涉足的高风险、高回报研究,与核电池开发完美契合。
Avalanche Energy虽不如Commonwealth Fusion Systems或TAE Technologies知名,但一直在推进名为Orbitron的聚变反应堆设计。该装置采用静电约束技术,与多数初创公司开发的磁约束瓶技术不同。将此反应堆设计与定制能量转换材料结合,有望带来垂直整合优势。
该公司未披露为DARPA项目提供的资金数额,但国防研究合同通常涉及早期材料开发,金额从几十万到几百万美元不等。这笔资金虽远不及建造全尺寸反应堆所需数十亿美元,但足以验证科学原理并吸引后续投资。
能承受聚变条件的材料极难研制,中子轰击会迅速破坏多数物质。Avalanche公司的核电池不仅需承受破坏,还要将其转化为可用能量,相当于制造能在摧毁传统电子元件环境中运行的半导体。
这并非Avalanche首次与政府机构合作,此前该公司曾参与ARPA - E的聚变能源开发项目,积累了与联邦研究机构打交道的经验,这对将实验室原型转化为可部署技术至关重要。
整个聚变产业都在关注这些配套技术。即便Avalanche的Orbitron反应堆未成主流设计,其核电池也可能在整个行业找到客户。Commonwealth、Helion等公司都需要更高效的方式从反应堆中提取能量,成熟的辐射 - 电能转换器可成为基础设施。
时机紧迫,聚变初创公司正竞相在2030年前实现净能量增益和商业示范。但实验室产生能量和建造经济可行发电厂是不同挑战,新型材料若能提升10%到15%效率,可能决定聚变反应堆的命运。
Avalanche公司未公开评论技术规格或时间表,研发过程中一直保密细节,这在DARPA项目中属惯例。公司提交专利申请或在科学期刊发表研究成果时,可能会向公众披露信息。
聚变生态系统正走向成熟,初创公司开始解决供应链、材料科学、电力转换和电网集成等难题。Avalanche Energy的核电池项目表明,行业正从“能否让聚变成功”转向“能否让聚变实用化”。该公司的核电池项目是聚变难题中关键一环,若能攻克辐射到电能的转换难题,不仅有助于自身反应堆,还可能成为整个聚变产业的关键基础设施,而实际聚变条件下的考验及DARPA的支持,让这项研究前景值得期待。