Naukowcy pracują nad rozwiązaniem, które jeszcze niedawno brzmiałoby jak scenariusz rodem z science fiction: bateriami zasilanymi odpadami nuklearnymi. W praktyce chodzi o to, by radioaktywne pozostałości po energetyce jądrowej zamieniać bezpośrednio w energię elektryczną i wykorzystywać ją tam, gdzie liczy się długotrwała, bezobsługowa praca. Taki kierunek badań może w przyszłości całkowicie zmienić sposób działania dronów, satelitów czy urządzeń rozlokowanych w trudno dostępnych miejscach.
Energia z odpadów jądrowych zamiast klasycznych baterii
Cały projekt wpisuje się w program DARPA, znany jako Rads to Watts, którego celem jest opracowanie kompaktowych źródeł energii o bardzo dużej gęstości i wyjątkowo długiej żywotności. Zamiast przechowywać energię w chemicznych ogniwach, nowe rozwiązanie ma wykorzystywać promieniowanie jako bezpośrednie źródło prądu. To zasadnicza różnica, bo oznacza możliwość pracy przez wiele lat bez konieczności wymiany akumulatorów.
W ramach programu przyznano już finansowanie na stworzenie działającego prototypu. Naukowcy chcą osiągnąć urządzenie, które zapewni ponad 10 watów na kilogram, a więc parametry wystarczające do realnych zastosowań w sprzęcie specjalistycznym. Jeśli się to uda, otworzy to drogę do zupełnie nowej kategorii zasilania.
Brzmi to jak technologia z przyszłości, ale jej praktyczne zastosowania mogą być bardzo przyziemne. Największą wartością takich badań jest niezależność energetyczna systemów działających tam, gdzie człowiek dociera rzadko. To właśnie w takich miejscach nowe źródła zasilania mogą okazać się przełomowe.
Jak działa ta technologia?
W centrum zainteresowania znajdują się tzw. radioisotope power systems, czyli systemy, które przetwarzają energię promieniowania na prąd elektryczny. Ich działanie opiera się na materiałach radioaktywnych, ale nie w taki sposób, jak w klasycznych reaktorach. Zamiast wytwarzania ciepła i jego pośredniego wykorzystania, chodzi o bezpośrednią konwersję promieniowania na energię elektryczną.
Jednym z uczestników programu jest firma Project Omega, która pracuje nad generatorem opartym na izotopach pozyskiwanych z istniejących odpadów nuklearnych. To ważne, bo nie wymaga tworzenia nowego materiału radioaktywnego od podstaw. Jak podkreślają twórcy projektu, rozwiązanie przypomina zasadę działania ogniw słonecznych, z tą różnicą, że zamiast światła wykorzystuje promieniowanie.
Nowe życie dla twojego starego smartfona? Google współpracuje z naukowcami, aby stworzyć tanie centra danych z 2000 starych telefonów Pixel — podobnie jak w tym przypadku, chodzi o kreatywne wykorzystanie istniejących zasobów.
Co może zyskać wojsko?
Z perspektywy militarnej potencjał tej technologii jest ogromny. Drony, satelity i urządzenia rozstawione w odległych lokalizacjach często ogranicza dziś nie tyle sama konstrukcja, ile właśnie zasilanie. Konieczność ładowania, wymiany baterii albo dostarczania paliwa staje się problemem logistycznym, zwłaszcza podczas długich misji.
Jeżeli urządzenie mogłoby działać przez 30 lat bez wymiany źródła energii, zmieniłoby to całą logikę planowania operacji. Taki dron nie musiałby wracać do bazy po kilku godzinach czy dniach pracy, a to znacząco zwiększyłoby jego użyteczność. W praktyce oznaczałoby to większą autonomię, mniejsze koszty i mniej ograniczeń terenowych.
Odpady, których jest pod dostatkiem
Twórcy projektu zwracają też uwagę na jeszcze jeden aspekt: zapas surowca już istnieje. W samych Stanach Zjednoczonych ma znajdować się ponad 100 tysięcy ton odpadów nuklearnych przechowywanych w 52 lokalizacjach. To ogromny zasób materiału, który dziś stanowi głównie problem środowiskowy i prawny.
Właśnie dlatego pomysł ich ponownego wykorzystania budzi takie zainteresowanie. Zamiast traktować odpady jako bezużyteczny balast, można zamienić je w źródło energii dla wyspecjalizowanych systemów. To także sposób na ograniczenie części kosztów związanych z przechowywaniem i sporami dotyczącymi składowania.
Bezpieczeństwo i trudne pytania
Choć wizja jest obiecująca, technologia wciąż wymaga wielu testów. Największe wyzwania dotyczą sprawności konwersji, wpływu promieniowania na trwałość komponentów oraz bezpieczeństwa całego układu. W przypadku zastosowań wojskowych i kosmicznych niezbędna będzie także bardzo wysoka niezawodność.
Projekt Omega deklaruje, że użyje izotopu Stront-90, który ma być mniej niebezpieczny niż pluton wykorzystywany w niektórych innych systemach radioizotopowych. Dodatkowym atutem ma być odporność na skrajne temperatury, co w terenie i w trudnych warunkach ma ogromne znaczenie. To szczególnie ważne tam, gdzie klasyczne baterie szybko tracą wydajność.
Kiedy możemy zobaczyć pierwsze efekty?
W programie uczestniczą także inne podmioty, w tym uczelnie i firmy z branży zbrojeniowej oraz badawczej. Chodzi między innymi o Morgan State University, Pacific Northwest National Laboratory, Northrop Grumman, ARA oraz Widetronix. Wspólnym celem jest doprowadzenie tej koncepcji do etapu, na którym będzie można mówić o realnym wdrożeniu.
Badacze zakładają, że wstępny, minimalnie działający prototyp może pojawić się do początku 2027 roku. Do tego czasu konieczne będzie sprawdzenie technologii w coraz bardziej realistycznych warunkach. Jeśli testy zakończą się sukcesem, może to oznaczać początek ery autonomicznych urządzeń działających latami bez klasycznego ładowania.
Właściwie to podejście z odpadami nuklearnymi brzmi jak czasem mocno wyświechtany pomysł. Kto w ogóle wpadł na to, żeby bawić się w takie coś? Zamiast tego lepiej inwestować w technologie, które są bardziej przyjazne środowisku. Wydaje mi się, że to może być bardzo niebezpieczne, nawet jeśli używają Strontu-90.
Powiem krótko – niesamowite, co badacze są w stanie wymyślić! Baterie z odzysku, które miałyby działać przez 30 lat? To jest coś, na co czekałem! Szybkie ładowanie dronów to jedna wielka niedogodność w operacjach. Jeśli to się uda, dostaniemy nową erę w technologii dronów! Czekam na dalsze wieści o postępach w tym projekcie!
Nie rozumiem, dlaczego tak dużo uwagi poświęca się na „reaktorowe” baterie. Chociaż pomysł na zamianę odpadów w energię jest interesujący, to jednak kogoś może to bardzo zaniepokoić. Problemy z promieniowaniem to jedno, ale co z całym tym sprzętem? Jak długo te drony przetrwają? Zdecydowanie trzeba lepszego PR, bo jak na razie to mnie to tylko niepokoi.
Ciekawi mnie, jakie będą konsekwencje użycia tej technologii w praktyce. Jak wygląda bezpieczeństwo? Przecież nie można ignorować wpływu promieniowania na sprzęt i otoczenie. Chociaż sama idea jest intrygująca, to aż strach pomyśleć, co by się stało, gdyby coś poszło nie tak. Może lepiej zostawić odpady tam, gdzie są?
Jeżeli odejdą od tradycyjnych baterii, to zawsze może być klasycznie – wszystko znajdzie się w terenie. Chciałbym spróbować, jak to działa w praktyce. Osobiście to na maksa ułatwiłoby mi życie na polu, gdzie nie uśmiecha się lecieć po nowe zasilanie co parę dni. Miejmy nadzieję, że do 2027 roku to nie będzie tylko bajka.