DARPA探索核能高功率直接能量转换技术

美国国防高级研究计划局(DARPA)国防科学办公室(DSO)近日发布了一项名为“核能系统高功率直接能量转换”的信息请求(RFI)，旨在探索将核能(包括裂变和聚变)及放射性同位素衰变产生的辐射直接转化为电能的新技术。这一创新举措有望彻底改变现有的核能发电模式，提高能量转换效率，并减少传统热传递过程中的能量损失。

核能能量密度优势显著，但转换方式待优化

核能以其极高的能量密度在热力发电领域占据优势，然而，当前核能发电主要依赖蒸汽轮机，通过热传递间接转换能量，过程中存在大量能量流失。DARPA此次RFI提出，如果核能发电能够摆脱对蒸汽轮机的依赖，实现辐射直接转化为电能，将极大提升能量转换效率。

辐射管理新视角：从问题到资源

传统上，反应堆辐射被视为需要严格管理的问题，但DARPA的RFI提出了一个大胆设想：如果辐射不再仅仅是需要管理的对象，而是可以直接转化为能源的宝贵资源，那么核能系统的设计和应用将开启全新篇章。通过无线电伏打技术，中子、伽马等辐射可直接激发半导体中的电子空穴对，进而产生电能。

能量转换技术扩展至微型电池至电网全领域

DARPA还希望探索能量转换技术的广泛适用性，从微型电池到大型电网，都能实现核能系统的直接能量转换。这一愿景的实现将依赖于高效、耐用的无线电伏打电池的开发，这些电池能够根据不同电力需求进行灵活配置，从纳瓦级到千瓦级，甚至更高功率的应用场景。

光伏技术进步助力核能转换

近年来，光伏电池的辐射耐受性和效率显著提升，为无线电伏打技术的发展提供了有力支持。DARPA项目经理塔比莎·多德森表示，光伏技术的进步表明，无线电光伏电池有可能扩大为可用于核反应堆的阵列，从而实现更高效、更稳定的能量转换。

挑战与机遇并存

尽管前景广阔，但无线电伏打技术仍面临效率提升和材料寿命延长等挑战。DARPA希望通过此次RFI，吸引全球范围内的科研机构和企业参与，共同探索解决这些难题的新方法。多德森强调，如果能够开发出满足高功率、长时间应用需求的无线电伏打电池，它们将有望与各种规模的核反应堆甚至核放射性同位素发电系统配对，推动核能技术的全面革新。