ゼノパワー社の「キッチン」を覗いてみよう。エンジニアたちが原子力電池のレシピをテストしている場所だ。
シアトルのサウス・レイク・ユニオン地区にあるゼノ・パワー社のオフィス兼ラボ複合施設では、研究者たちがレシピの微調整を行っている。しかし、これは試食できるようなレシピではない。このレシピは、新しいタイプの原子力電池の材料を規定したもので、ゼノ社は好意的な評価を得られることを期待している。
「ゼノのビジョンは、こうした発電システムを毎年数十基、最終的には数百基構築することです」と、ゼノのCEO兼共同創業者であるタイラー・バーンスタイン氏は、最近行われた15,000平方フィートの施設見学で語った。「そのため、初期段階から、こうした熱源の構築プロセスを開発する際には、政府機関や民間企業からの需要に迅速に対応できるよう、迅速に拡張できる体制を整えていきたいと考えています。」
ゼノパワーは、2026年に初の本格的な放射性同位元素発電システムを実証し、2027年までに初の商業用原子力電池を納入する計画だ。その潜在的用途は、海底インフラへの電力供給から、北極圏の機械の稼働維持、月面探査車の充電まで多岐にわたる。
原子力電池のアイデアは何十年も前に遡る。放射性物質から放出される熱を電気に変換する放射性同位元素熱電発電機は、アポロ時代の月面実験から火星探査車、冥王星を急速に通過した惑星間探査機まで、さまざまな装置に電力を供給してきた。
これらの装置はプルトニウム238で稼働していましたが、プルトニウム238は比較的高価で供給不足です。ゼノは、別の放射性同位体であるストロンチウム90を使用する新型の原子力電池の開発に取り組んでいます。この同位体は通常、原子核分裂炉で生成されます。プルトニウムよりも豊富で安価ですが、ストロンチウムを燃料とする電池はプルトニウムを燃料とする電池よりも一般的にかさばるため、使用が制限されます。
ゼノ社は、自社の技術、つまりストロンチウムベースの熱源を製造するための独自の製法によってコストバランスが有利に変わり、原子力電池の新たな用途が拓かれると確信しています。そして、ゼノ社のシアトル研究所は、まさに同社のテストキッチンと言えるでしょう。
Zenoは2018年にヴァンダービルト大学のスピンオフとして設立され、現在はシアトルとワシントンD.C.にオフィスを構えています。65名を超える従業員の多くはシアトルで勤務しています。「現在、シアトルには約45名がいます」と、インタビュー当時ワシントンD.C.から来ていたバーンスタイン氏は語ります。「そして、今後数年で約75名に増える予定です。」
ゼノの研究者とパシフィック・ノースウエスト国立研究所の協力者たちは、2023年にストロンチウム90を利用した熱源を実証し、初期の成功を収めました。現在、シアトルのチームは、ゼノの電力システムを可能な限り効率的にするために、様々な成分の組み合わせをテストしています。
シアトルの施設では現在、非放射性同位体であるストロンチウム88を使用しており、ストロンチウム90にも使用できる数百種類のレシピを手作業で調製しています。最も有望なレシピは、ペンシルベニア州にあるウェスティングハウス・エレクトリックの施設で、ゼノの生産グレードの熱源を製造するために使用されます。
シアトルの研究所を訪問した際、ゼノ社の化学者たちは実験で使用する試験用ペレットを披露してくれました。研究所のプレス機から出てくるペレットは、通常、幅1.5cmほどの時計用電池のような見た目ですが、ゼノ社はオリンピックのメダルに近いサイズの実験用物質の大型ディスクも製造しています。これらの大型ペレットは、最終的にゼノ社の本格的な核熱源で使用されるペレットに似ています。
別のラボスペースでは、3Dプリンターを使ってゼノのバッテリーの他の部品の試作品を製作できます。その中には、小さな魔法瓶のような熱源ケースも含まれています。（実際、ゼノの従業員には熱源を模した魔法瓶が配られました。それぞれのギフトボトルには、従業員のイニシャルと従業員番号が刻印されていました。）
ゼノ施設の別のフロアでは、低レベル放射性物質を用いた実験のための独立した研究室が準備されています。この研究室にはアルゴンガスを充填したグローブボックスが備えられており、研究者は実験材料を安全に取り扱うことができます。
バーンスタイン氏によると、ゼノは3つの製品ラインを計画しているという。「放射性同位元素ヒーターユニット、放射性同位元素熱電発電機、そして放射性同位元素スターリング発電機です」と彼は言った。
ヒーターユニットは最もシンプルな製品で、電気よりも熱が優先される環境向けに設計されています。「その好例が、月夜を生き延びることです」とバーンスタイン氏は語ります。
月面上の太陽光発電宇宙船にとって、14日間の完全な暗闇と極寒は、3月にファイアフライ・エアロスペース社のブルーゴースト月面着陸船が墜落したことからも明らかなように、まさに致命傷となり得る。「将来、これらの着陸船や探査車にヒーターを搭載すれば、2週間の暗闇の間、冬眠状態に入ることができるようになるでしょう」とバーンスタイン氏は述べた。「稼働に必要な電力は供給されないかもしれませんが、次の月の日に目覚めるための熱は供給されます。」
次のステップは、熱源からのエネルギーの約5%を電力に変換できるZeno社の放射性同位体熱電発電機（RTG）です。これらの装置は、宇宙電源装置の伝統的なニッチ市場に適合するでしょう。ispaceというベンチャー企業は最近、Zeno社の電源装置1台を2027年に月面に送り込むことを目指していると発表しました。（ispaceによる月面着陸船の打ち上げの直近の試みは、今月初めに失敗に終わりました。）
ゼノ社のスターリング発電機は、RTGに比べてエネルギー変換効率が大幅に向上します。「現時点では技術の成熟度は低いですが、NASAと国防総省と共同でスターリングエンジンの成熟化を進めている2つのプログラムがあります」とバーンスタイン氏は述べています。
ペンタゴンが750万ドルを投じた「DEPTHS」プログラムは、放射性同位元素スターリング発電機を海上環境における電源としてどのように利用できるかを実証することを目的としています。2026年には、タンクを用いた実証実験が予定されています。
「海底インフラへの電力供給に活用できる政府機関のアプリケーションは数多くあります」とバーンスタイン氏は述べた。「また、通信ケーブルなど海底の重要インフラの保護、あるいは新興の深海採掘産業の支援といった、商業的にも魅力的な機会が数多くあります。」
DEPTHSにおけるZenoのパートナーには、ジェフ・ベゾスの宇宙ベンチャーであるBlue Originや、光ファイバーを使った電力伝送システムを開発しているシアトル地域のPowerLight Technologies社などが含まれる。
ブルーオリジンは、NASAの1500万ドル規模のティッピングポイント・プログラム「プロジェクト・ハーモニア」においてゼノと提携しています。プロジェクト・ハーモニアは、熱源としてストロンチウム90ではなくアメリシウム241を使用することに重点を置いています。「この材料の技術面だけでなく、サプライチェーン面でもさらなる開発が必要です」とバーンスタイン氏は述べています。「ですから、実際には、最初の実証実験は2020年代後半になると考えています。」
最近の5,000万ドルの資金調達ラウンドは、長期的な視点を持つ投資家からの信頼の証となりました。「私たちは、業界全体を定義づける可能性を秘めた企業に投資しています。Zeno Powerもその一つだと考えています」と、Hanaco VenturesのパートナーであるLior Prosor氏はニュースリリースで述べています。
バーンスタイン氏は、ゼノが現在取り組んでいる核技術について一般大衆はあまり知らないかもしれないが、人々が理解するのにそれほど時間はかからないだろうと考えている。
「ゼノの核となるビジョンは、廃棄物であり、米国納税者とエネルギー省にとって負担となっている物質を、これらの電力システムの構築にリサイクルすることです。これは国家安全保障、宇宙探査、そしてエネルギーのレジリエンス（回復力）を支えるものです」と彼は述べた。「これは多くの人々が支持できるメッセージであり、ビジョンだと私たちは考えています。」
一方、バーンスタインは、同社のエンジニアリングチームの本拠地として太平洋岸北西部を支持している。その理由の一つは、この地域にはブルーオリジンなどの宇宙関連企業、パシフィック・ノースウェスト国立研究所などの研究センター、そしてテラパワーやヘリオン・エナジーなどの原子力ベンチャーも拠点を置いているからだ。
「シアトルは航空宇宙と原子力が融合した素晴らしい場所です。人々はこの場所を愛し、離れたくないようです」と彼は語った。
彼は、シアトルとワシントン州の両海岸にまたがる事業運営は困難を伴うことを認めた。「しかし同時に、メリットもあります」と彼は述べた。「シアトルには素晴らしい人材が揃っています。ワシントンD.C.は、多くの顧客や規制当局、政策立案者との近接性が抜群です。ですから、確かに課題はありますが、大きなメリットもあると言えるでしょう。両拠点の間では、分業体制がうまく機能しているのです。」
