مصادر الطاقة النظائرية المشعة التي تعمل باضمحلال ألفا للبلوتونيوم-238، ظلت لأكثر من ستين عامًا تغذي أجهزة تنظيم ضربات القلب والمركبات الفضائية. ومع ذلك، فإن المواد الخام لها شحيحة للغاية: الإنتاج العالمي للبلوتونيوم-238 يبلغ بضعة كيلوغرامات فقط في السنة، وهو ما يكفي بالكاد لتغطية احتياجات المهام الرئيسية. يقترح مؤلفو الدراسة الجديدة حلاً غير متوقع: استخدام مفاعل اندماج نووي، لم يُبنَ بعد ولكنه مصمم بالتفصيل، كمصدر للنظائر النادرة.

داخل مثل هذا المفاعل، عند اندماج الديوتيريوم والتريتيوم، تنشأ نيوترونات بطاقة 14 ميجا إلكترون فولت. هذه النيوترونات، عندما تصطدم بمواد مختارة بعناية — الثوريوم، النبتونيوم، البروتكتينيوم — تسبب تفاعلات التقاط نووي، محولة النوى الأصلية إلى نظائر لا توجد تقريبًا في الطبيعة. تُظهر المحاكاة على منصة OpenMC: أن تشغيل المفاعل لمدة جيجاواط-سنة واحدة يسمح بإنتاج ما بين 11 إلى 57 كيلوغرامًا من البلوتونيوم-236. كثافة الطاقة النوعية لهذا النظير تبلغ 18 جيجاجول لكل جرام على مدى قرن، وهو ما يعادل حبة صغيرة تسخن غلاية لعقود.

بالإضافة إلى البلوتونيوم، يمكن للمفاعل إنتاج اليورانيوم-232، والثوريوم-228، والأكتينيوم-227، والرصاص-210 — طيف كامل من النظائر المشعة التي تبلغ كثافة طاقتها عشرة أضعاف كثافة البلوتونيوم-238 التقليدي. بالنسبة للمركبات الفضائية، هذا يعني مصدر كهرباء مدمجًا وقويًا: الأكتينيوم-227 والرصاص-210 يتطلبان حماية إشعاعية أقل مقارنة بالمواد الموجودة عند قدرة تتجاوز عدة مئات من الواط. وهكذا، فإن محطة الاندماج النووي، المخصصة في الأساس لتوليد الكهرباء، تصبح بالتوازي مصنعًا لوقود البطاريات التي ستعمل في الساعات وأجهزة الاستشعار ومركبات المريخ الجوالة.

على الرغم من أن مفاعلات الاندماج النووي لم تتجاوز بعد حدود التجارب المعملية، فإن الحسابات تُظهر: أن محطة واحدة من هذا القبيل يمكن أن تحل محل مصنع كامل لإنتاج النظائر. في المستقبل، ستتوقف البطاريات الذرية عن كونها سلعة نادرة وتتحول إلى مصدر طاقة عادي — هادئ، طويل العمر، ولا ينضب عمليًا.