Радиоизотопные источники энергии, работающие на альфа-распаде плутония-238, уже более шестидесяти лет питают кардиостимуляторы и космические аппараты. Однако сырья для них критически мало: мировое производство плутония-238 составляет лишь несколько килограммов в год, что едва покрывает потребности ключевых миссий. Авторы нового исследования предлагают неожиданное решение — использовать термоядерный реактор, который ещё не построен, но детально спроектирован, как источник редких изотопов.

Внутри такого реактора при слиянии дейтерия и трития рождаются нейтроны с энергией 14 МэВ. Эти нейтроны, попадая в специально подобранные материалы — торий, нептуний, протактиний, — вызывают ядерные реакции захвата, превращая исходные ядра в изотопы, которые в природе практически не встречаются. Моделирование на платформе OpenMC показывает: один гигаватт-год работы реактора позволяет наработать от 11 до 57 килограммов плутония-236. Удельное энерговыделение этого изотопа — 18 гигаджоулей на грамм за столетие, что эквивалентно крошечной крупинке, десятилетиями нагревающей чайник.

Помимо плутония, реактор способен производить уран-232, торий-228, актиний-227 и свинец-210 — целый спектр радиоизотопов, энергетическая плотность которых в десять раз выше, чем у традиционного плутония-238. Для космических аппаратов это означает компактный и мощный источник электричества: актиний-227 и свинец-210 требуют меньшей радиационной защиты по сравнению с существующими материалами при мощности свыше нескольких сотен ватт. Так термоядерная станция, изначально предназначенная для выработки электроэнергии, попутно становится фабрикой топлива для батарей, которые будут работать в часах, датчиках и марсианских роверах.

Хотя термоядерные реакторы пока не вышли за пределы лабораторных экспериментов, расчёты демонстрируют: одна такая станция способна заменить целый завод по производству изотопов. В перспективе атомные батарейки перестанут быть штучным товаром и превратятся в обычный источник энергии — тихий, долговечный и практически неисчерпаемый.