Batterie atomiche tascabili: la scommessa del Pentagono che ci avvicina alla fusione nucleare

Mentre nel Vecchio Continente il dibattito energetico si accapiglia spesso sulle bizze delle fonti rinnovabili intermittenti, oltreoceano c’è chi pensa a come alimentare le infrastrutture del futuro in modo serio, continuo e indipendente dal meteo. La DARPA, l’agenzia del Dipartimento della Difesa americano specializzata in progetti di ricerca avanzata, ha appena assegnato un contratto da 5,2 milioni di dollari alla startup Avalanche Energy. L’obiettivo? Sviluppare batterie nucleari compatte e ad alta potenza, destinate a operare negli ambienti più ostili, dallo spazio profondo alle profondità oceaniche.

La cosa curiosa è: cosa collega una batteria nucleare, cioè una ecnologia nota e che non è fusione, con una società che si occupa di fusione nucleare?

Dalla teoria alla pratica: come funziona la cella “alfa-voltaica”

Non stiamo parlando delle pur diffuse batterie agli ioni di litio, ottime per i nostri smartphone, , ma inutilizzabili per missioni spaziali di lunga durata a causa del loro rapido degrado in ambienti saturi di radiazioni. Il programma della DARPA, significativamente denominato Rads to Watts (Dalle radiazioni ai watt), punta sulla conversione diretta dell’energia.

Il meccanismo è affascinante nella sua purezza ingegneristica. Avalanche sta sviluppando micro-celle allo stato solido chiamate “alfa-voltaiche”. Per i non addetti ai lavori, il principio è del tutto analogo a quello dei comuni pannelli solari:

• Un pannello fotovoltaico tradizionale assorbe i fotoni (la luce solare) e li converte in corrente elettrica.
• Una cella alfa-voltaica assorbe le particelle alfa (nuclei di elio ad alta energia emessi dal decadimento di radioisotopi) e trasforma la loro energia cinetica direttamente in elettricità utile.

Le batterie a radioisotopi non sono una novità assoluta, dato che alimentano già i rover marziani della NASA come Perseverance, , ma il problema storico è sempre stato la densità energetica incredibilmente bassa.

Particella Alfa

Il salto di qualità richiesto

Per comprendere l’entità della sfida ingegneristica, ecco un quadro comparativo del progetto in cui evidenziamo il vero passo in avanti che viene richiesto:

Quindi il progetto finanziato da DARPA vuole praticamente quinuplicare la potenza delle batterie nucleari attuali, un risultato che farebbe avvicinare lke batterie nucleari a quelle al litio, che comunque resterebbero 30 volte più potenti.

Esempio di batteria alfavoltaica

Il paradosso apparente: perché una startup della fusione?

A un occhio distratto potrebbe sembrare strano che Avalanche Energy, un’azienda nata con lo scopo di commercializzare piccoli reattori a fusione nucleare, si metta a produrre batterie basate su radioisotopi (tecnologia più affine alla fissione e al decadimento).

In realtà, l’intuizione è brillante dal punto di vista industriale. La fisica sottostante alla cella alfa-voltaica è esattamente la stessa che servirà per estrarre energia dai futuri reattori a fusione. Sviluppando oggi dei microchip capaci di resistere al degrado da radiazioni per convertire le particelle alfa dei radioisotopi, Avalanche sta creando i convertitori diretti di energia per le proprie future macchine a fusione.

Inoltre, si innesca un circolo virtuoso di filiera: le macchine a fusione produrranno in futuro neutroni ad alta energia, perfetti per “fabbricare” i radioisotopi che alimenteranno queste stesse batterie. La fusione rende la produzione degli isotopi radioattivi più semplice grazie all’emissione di neutronmi.

Mentre noi continuiamo a litigare sui sussidi per i monopattini elettrici, la Difesa USA finanzia ecosistemi industriali completi. La fusione nucleare net-positive è ancora di là da venire, , ma grazie a programmi come questo, quando arriverà, avremo già i sistemi pronti per trasformarla in elettricità da infilare in uno zaino.

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