美國國防高級研究計劃局(DARPA)國防科學辦公室(DSO)近日發布了一項名為“核能系統高功率直接能量轉換”的信息請求(RFI)，旨在探索將核能(包括裂變和聚變)及放射性同位素衰變產生的輻射直接轉化為電能的新技術。這一創新舉措有望徹底改變現有的核能發電模式，提高能量轉換效率，并減少傳統熱傳遞過程中的能量損失。

核能能量密度優勢顯著，但轉換方式待優化

核能以其極高的能量密度在熱力發電領域占據優勢，然而，當前核能發電主要依賴蒸汽輪機，通過熱傳遞間接轉換能量，過程中存在大量能量流失。DARPA此次RFI提出，如果核能發電能夠擺脫對蒸汽輪機的依賴，實現輻射直接轉化為電能，將極大提升能量轉換效率。

輻射管理新視角：從問題到資源

傳統上，反應堆輻射被視為需要嚴格管理的問題，但DARPA的RFI提出了一個大膽設想：如果輻射不再僅僅是需要管理的對象，而是可以直接轉化為能源的寶貴資源，那么核能系統的設計和應用將開啟全新篇章。通過無線電伏打技術，中子、伽馬等輻射可直接激發半導體中的電子空穴對，進而產生電能。

能量轉換技術擴展至微型電池至電網全領域

DARPA還希望探索能量轉換技術的廣泛適用性，從微型電池到大型電網，都能實現核能系統的直接能量轉換。這一愿景的實現將依賴于高效、耐用的無線電伏打電池的開發，這些電池能夠根據不同電力需求進行靈活配置，從納瓦級到千瓦級，甚至更高功率的應用場景。

光伏技術進步助力核能轉換

近年來，光伏電池的輻射耐受性和效率顯著提升，為無線電伏打技術的發展提供了有力支持。DARPA項目經理塔比莎·多德森表示，光伏技術的進步表明，無線電光伏電池有可能擴大為可用于核反應堆的陣列，從而實現更高效、更穩定的能量轉換。

挑戰與機遇并存

盡管前景廣闊，但無線電伏打技術仍面臨效率提升和材料壽命延長等挑戰。DARPA希望通過此次RFI，吸引全球范圍內的科研機構和企業參與，共同探索解決這些難題的新方法。多德森強調，如果能夠開發出滿足高功率、長時間應用需求的無線電伏打電池，它們將有望與各種規模的核反應堆甚至核放射性同位素發電系統配對，推動核能技術的全面革新。