Американская лаборатория Skunk Works в 2024 году готовится представить серийную версию термоядерного реактора, который теоретически может изменить облик всей современной энергетики в мире. Сообщается, что новый термоядерный реактор размерами с грузовой автомобиль и мощностью 100 МВт пригодится и на нашей планете, и в космосе. Американская компания Lockheed Martin раскрыла подробности своего нового проекта T4 по разработке мощного и компактного термоядерного реактора CFR (Dubbed the compact fusion reactor) совсем недавно. Сообщается, что эта прорывная в своей области технология создается в лаборатории Skunk Works, которая специализируется на секретных военных разработках. Поэтому нет ничего удивительного в том, что о проекте так долго не было ничего известно.
Лишь в 2013 году компания приоткрыла завесу тайны над своим проектом T4, рассказав о его существовании. Теперь же общественности стали известны и некоторые детали, касающиеся новой энергетической системы. Компания Lockheed Martin обещает, что готовый прототип нового реактора будет изготовлен ими через 5 лет, а первые серийные образцы приступят к работе через десятилетие. Сообщается, что, в отличие от современных опытных образцов термоядерных реакторов, реактор CFR будет в 20 раз мощнее и в 10 раз компактнее.
Корпорация Lockheed Martin в закрытом режиме осуществляла эксперименты в области ядерных технологий в течение последних 60 лет, но теперь решила известить о них общественность, чтобы привлечь государственных и частных партнеров. Стоит отметить, что такое «увлечение» одного из крупнейших поставщиков Пентагона альтернативной энергетикой эксперты связывают с тем, что в США занимаются сокращением военных расходов.
В настоящее время корпорация Lockheed Martin является одной из крупнейших во всем мире компаний, которая специализируется на выпуске разнообразной военной и аэрокосмической техники. Штат компании насчитывает более 113 тысяч человек, а объем ее продаж только в 2013 году оценивался в 45,4 миллиарда долларов. Начиная с середины 2000-х годов, Lockheed Martin работает над разработкой многоразового космического корабля Orion, который должен доставлять людей и грузы на МКС, Луну, а в будущем, возможно, и на Красную планету.
Оснастить космический корабль компактной термоядерной установкой — достаточно заманчивая идея. В то же время современные ядерные реакторы достаточно дороги и громоздки по размерам. К примеру, самый известный проект в этой области — научно-исследовательский ITER — при прогнозируемой мощности в 500 МВт стоит около 50 миллиардов долларов. При этом он обладает высотой более 30 метров и после окончания строительства будет весить 23 000 тонн. В то же время серийный реактор от корпорации Lockheed Martin можно будет перевозить при помощи автомобильного транспорта.
До сих пор большая часть конструкций термоядерных реакторов основывается на принципах токамака, который был разработан еще физиками СССР в 1950-е годы. В реакторах такого типа кольцо плазмы удерживается при помощи мощного магнитного поля, создаваемого сверхпроводящими магнитами. Еще один набор магнитов отвечает за индуцирование тока внутри самой плазмы и за поддержание термоядерной реакции. Проблема токомаков заключатся в том, что они производят не намного больше энергии, чем тратится на питание, используемых магнитов, их рентабельность стремится к нулю.
В предложенном корпорацией Lockheed Martin реакторе CFR плазма удерживается при помощи особой геометрической формы по всему объему камеры реактора. В CFR также применяются сверхпроводящие магниты, но они генерируют магнитное поле вокруг внешней границы камеры, поэтому нет необходимости достаточно точно позиционировать линии магнитного поля относительно плазмы, а сами эти магниты находятся вне границ активной зоны. При этом увеличивается объем плазмы (следовательно, и выход энергии). И чем сильнее плазма стремится выбраться наружу, тем сильнее магнитное поле пытается вернуть ее назад.
Сообщается, что реактор должен объединить в себе лучшие решения, которые были созданы для разных проектов термоядерных реакторов. К примеру, в концах цилиндрической активной зоны реактора располагаются особые магнитные зеркала, которые могут отражать существенную часть частиц плазмы. Помимо этого, была создана система рециркуляции, которая похожа на применяемую в опытном реакторе Polywell. Данная система при помощи магнитного поля осуществляет захват электронов и создает зоны, в которые устремляются положительные ионы. Здесь они сталкиваются между собой и поддерживают непрерывный процесс термоядерной реакции. Все это существенно увеличивает эффективность реактора.
Упрощённая схема реактора Skunk Works
В качестве топлива в реакторе от Lockheed Martin планируется применять тритий и дейтерий, которые помещаются в активную зону реактора в виде газа. В ходе прохождения реакции термоядерного синтеза происходит образование гелия-4 и освобождение электронов, которые отвечают за нагрев стенок реактора. Далее в работу вступает традиционная схема паровых труб и теплообменников.
На данный момент проект американской аэрокосмической корпорации пребывает на стадии работ по созданию опытного образца, а полноценный прототип должен быть готов через 5 лет. По словам авиационного инженера Lockheed Martin Томаса Мак-Гвайра, рабочий прототип должен будет подтвердить работоспособность предлагаемой конструкции. Помимо всего прочего, он должен обеспечить зажигание плазмы и поддержание процесса термоядерной реакции на протяжении 10 секунд. Еще спустя 5 лет после создания рабочего прототипа, то есть к 2024 году, американские инженеры рассчитывают произвести первую серию термоядерных реакторов CFR, которые можно будет применять в промышленности.
Сообщается, что реакторы ранних серий будут обладать небольшими габаритами — для того, чтобы их можно было поместить в транспортабельные контейнеры 7х13 метров. При таких достаточно скромных для термоядерных реакторов размерах они смогут производить рекордный объем энергии: примерно 100 МВт. Принимая во внимание параметры первой серии реакторов CFR, нетрудно понять, что работой в этом направлении интересуются в Пентагоне. Американским военным необходимы компактные и очень мощные источники энергии для разработки и совершенствования перспективного лазерного и микроволнового оружия.
В то же время на гражданском рынке подобные термоядерные реакторы в состоянии осуществить настоящую революцию. Компактный и безопасный термоядерный реактор подобной мощности сможет обеспечить энергией до 80 тысяч домов. При этом его очень легко можно будет встроить в современные электрические сети (в отличие от таких источников энергии как солнечные панели и ветряки). Помимо всего перечисленного, CFR — это почти идеальная энергетическая установка для перспективных космических кораблей. При помощи новых двигателей на основе CFR пилотируемые космические корабли смогут гораздо быстрее долететь до Марса.
Российские ученые не верят в прорыв компании Lockheed MartinКроме Lockheed Martin, исследованиями в области термоядерного синтеза в настоящее время активно занимается команда ученых из международного проекта под аббревиатурой ITER/ИТЭР — International Thermonuclear Experimental Reactor. Результаты их деятельности в настоящее время далеки от анонсированных успехов, которые были сделаны аэрокосмической корпорацией. По этой причине правдивость распространенной Lockheed Martin информации ставится под сомнение, и уже вызвала массу споров в научных кругах. Российские ученые не особо верят опубликованным материалам.
К примеру, глава российского агентства ИТЭР Анатолий Красильников публично высказался о том, что тот научный прорыв, который был озвучен специалистами Lockheed Martin, в действительности — пустые слова, которые не имеют ничего общего с реальной жизнью. Тот факт, что в США готовятся приступить к созданию прототипа термоядерного реактора с заявленными габаритами, господину Красильникову кажется обыкновенным пиаром. По мнению Анатолия Красильникова, наука на современном этапе развития не в состоянии спроектировать безопасный и полноценно функционирующий термоядерный реактор столь небольших размеров.
В качестве аргументации он привел тот факт, что сегодня над международным проектом ИТЭР трудятся заслуженные физики-ядерщики США, КНР, стран ЕС, России, Японии, Индии и Южной Кореи, но даже собранные вместе лучшие умы современной науки надеются получить первую плазму из ИТЭР в самом лучшем случае к 2023 году. При этом даже речи не идет ни о какой компактности прототипа реактора.
Естественно, в будущем возможность разработать меленькую по размерам установку станет очевидной, но это произойдет не в ближайшие несколько лет. Тогда как в Lockheed Martin заявляют, что смогут показать реальную модель реактора уже через год. И конечно, в это трудно поверить, учитывая, что над проектом такого уровня инженеры компании трудятся изолированно от остальных ученых. Анатолий Красильников уверен в том, что обещания представителей Lockheed Martin показать опытный образец так и останутся просто обещаниями.
Он отмечает, что ведущие инженеры трудятся над созданием первого термоядерного реактора на протяжении не одного десятка лет, а этот процесс предполагает обязательный обмен опытом. При этом перспективные разработки и наработки становятся доступными для других ученых. Прорыв же специалистов, о деталях которого не было ничего никому известно, кажется очень сильно преувеличенным. Скорее всего, он преследует не научные цели, а коммерческие. Они хотят привлечь внимание, привлечь дополнительные денежные ресурсы, а их заявления — это рекламная кампания.
Евгений Велихов, президент НИИ «Курчатовский институт», высказался об американском проект еще резче, прокомментировав появившуюся новость словами «фантазии Lockheed Martin». Он не обладает информацией о каких-либо реальных успехах в создании специалистами американской корпорации компактного термоядерного реактора, которые были бы подкреплены фактами. По словам Евгения Велихова, об американском изобретении не информирован никто в мире, кроме самой американской компании, значимые технические подробности проекта не раскрыты, но волна обсуждения в СМИ уже поднялась.
Источники информации:
http://zoom.cnews.ru/rnd/news/top/lockheed_martin_gotovit_perevorot_v_energetike
http://www.russianelectronics.ru/developer-r/rss-r/news/51820/doc/70545/
http://www.3dnews.ru/903790/?feed
http://lenta.ru/news/2014/10/16/skunkworksiterrf
