Un progetto australiano per portare GenX dalla prova di laboratorio alla pre-produzione
Quando un sistema deve restare operativo per anni senza possibilità di manutenzione, rifornimento o accesso affidabile al solare, la gestione dell’energia diventa un vincolo di progetto. In questo contesto si inserisce l’iniziativa guidata dall’Additive Manufacturing Cooperative Research Centre (AMCRC) che supporta l’azienda australiana entX e la University of Adelaide nel passaggio del prototipo GenX Betavoltaic Power Generator verso una fase di manifattura “pre-commerciale”. Il progetto è indicato come il primo programma di ricerca finanziato dall’AMCRC e ha un valore di 1,8 milioni di dollari; la finestra di lavoro dichiarata è di 14 mesi per validare dispositivo e processo e preparare campioni per valutazioni lato cliente.
Che cos’è una batteria betavoltaica (e perché è diversa da RTG e batterie chimiche)
Una batteria betavoltaica è un “nuclear battery” a bassa potenza che converte l’energia delle particelle beta emesse da un radioisotopo in elettricità tramite una giunzione semiconduttrice, con un principio concettualmente simile al fotovoltaico (ma al posto dei fotoni arrivano elettroni/particelle beta). La durata operativa dipende soprattutto dall’emivita del radioisotopo scelto: per questo tipo di dispositivi la continuità di erogazione nel lungo periodo è uno dei motivi d’interesse, soprattutto quando la sostituzione della fonte energetica è impraticabile o rischiosa.
Perché “spazio, subsea ed estremi” chiedono soluzioni diverse
Nel comunicato di entX il caso d’uso è esplicitato: piattaforme spaziali, veicoli subacquei non presidiati e sistemi remoti di sorveglianza/difesa soffrono quando manutenzione, rifornimento o sole non sono disponibili in modo affidabile. In parallelo, nel mondo spaziale esistono anche sistemi nucleari diversi (ad esempio i Radioisotope Power Systems usati dalla NASA, che sfruttano il calore di decadimento per produrre elettricità), ma sono categorie e scale di potenza differenti rispetto al betavoltaico: l’idea qui è una sorgente elettrica compatta e continuativa per carichi compatibili, più che un generatore termoelettrico “classico”.
GenX di entX: film ultrafini e architetture funzionali “costruite a strati”
Il punto tecnico dichiarato da entX è l’integrazione tra manifattura additiva e ingegneria di superficie: invece di trattare il rivestimento come una fase separata, GenX viene descritto come una costruzione sequenziale di strati nanoscalari (metalli, ossidi metallici e semiconduttori) per ottenere film betavoltaici ultrafini. In questo schema la “geometria” non è solo forma meccanica, ma anche architettura funzionale dei livelli che devono realizzare giunzioni elettriche efficienti e resistere all’ambiente radiativo della sorgente. entX afferma inoltre che i test “proof-of-concept” hanno mostrato output molto superiori alla tecnologia betavoltaica esistente, e che prototipi sono pianificati per qualifiche in ambienti difesa e spazio (affermazioni aziendali, da leggere come obiettivo/posizionamento).
Dalla deposizione PVD alla linea scalabile: cosa viene validato nei 14 mesi
Nel piano di lavoro, una voce centrale è portare attività “da prototipo” dentro una catena produttiva integrata e ripetibile. Viene citata in particolare la Physical Vapour Deposition (PVD) come tecnica per formare giunzioni elettriche ad alta efficienza, da integrare in un flusso scalabile presso l’infrastruttura radiologica di entX ad Adelaide. In un aggiornamento tecnico separato, entX descrive anche l’installazione e messa in servizio di un sistema PVD configurabile integrato in una glovebox nucleare a controllo atmosferico, collocato nella propria radiation facility presso SAHMRI: un dettaglio che aiuta a capire perché una parte della validazione riguardi non solo il dispositivo, ma anche “dove” e “come” si fabbrica in sicurezza quando sono presenti sorgenti radiologiche.
Schermatura e integrazione di sistema: il ruolo della stampa 3D “meccanica”
Oltre al film funzionale, c’è il tema dell’integrazione in un prodotto installabile: il progetto cita la prototipazione rapida tramite manifattura additiva di involucri schermanti (“radiation-shield encasements”) per consentire l’uso del sistema in applicazioni spazio/difesa e in ambienti remoti. Qui la stampa 3D entra in gioco in modo più tradizionale (componenti, alloggiamenti, interfacce), ma resta critica perché la schermatura e l’architettura del package incidono su sicurezza, vincoli dimensionali, dissipazione e integrazione con sensori o batterie tampone.
Vincoli noti del betavoltaico: materiali, degrado da radiazione e trade-off di progetto
La letteratura tecnica sul betavoltaico mette in evidenza diversi vincoli: selezione del radioisotopo, auto-assorbimento e deposizione della sorgente, scelta del semiconduttore (spesso materiali wide-bandgap vengono discussi per robustezza), gestione delle perdite e protezioni superficiali che devono bilanciare protezione e trasmissione delle particelle beta. In ottica industriale, questi aspetti si traducono in requisiti di controllo di processo, ripetibilità dei layer e test di durata, oltre alla necessità di dimostrare prestazioni e stabilità in scenari applicativi reali.
Cosa significa “pre-commerciale” in questo caso
Nel linguaggio usato da entX e dai media di settore, la tappa “pre-commerciale” ruota attorno a due risultati: (1) un dispositivo dimostrativo ad alta potenza (secondo la definizione del progetto) e (2) una filiera produttiva integrata che riduca il rischio nel passaggio dalla ricerca alla manifattura. Se questi due elementi reggono la fase di validazione e le valutazioni dei potenziali clienti, GenX potrebbe passare dalla dimostrazione tecnica a programmi applicativi con requisiti di qualifica (difesa/spazio) più strutturati.
