Канадская компания General Fusion надеется построить прототип термоядерного реактора альтернативного типа в течение десяти лет менее чем за 1 миллиард долларов, разработка основана на старой идее, воплотить которую помогут современные технологии, уверены руководители компании, мнение которых приводится в публикации в Technology Review.
В отличие от проекта термоядерного реактора ИТЕР (International Thermonuclear Experimental Reactor - ITER), бюджет которого уже достиг 14 миллиардов долларов, а сроки реализации до сих пор не ясны, конструкция реактора, разрабатываемого General Fusion, не подразумевает использования огромных сверхпроводящих магнитов, удерживающих плазму, необходимую для начала и поддержания процесса слияния ядер.
Она предусматривает механическое воздействие для запуска термоядерного процесса. Основной частью конструкции является металлическая сфера диаметром три метра, внутрь которой помещается смесь металлов лития и свинца, находящихся в расплавленном состоянии. Смесь приводится во вращение таким образом, что в ее толще образуется вихрь и пустое пространство, после чего в реакционную зону сверху и снизу подаются два пучка плазмы тороидальной формы, называемые сферомаками. Эта плазма состоит из заряженных атомов изотопов водорода - дейтерия и трития. Эти кольца плазмы способны в течении небольшого времени удерживаться в свободном состоянии за счет собственного магнитного поля.
"Этот процесс чем-то напоминает выпускание двух колец табачного дыма навстречу друг-другу", - пояснил Дуг Ричардсон (Doug Richardson), генеральный директор компании.
Внешняя оболочка сферы несет на себе 220 пневматических поршня, которые запрограммированы на одновременный удар по ней со скоростью около 100 метров в секунду. Это механическое воздействие огромной силы генерирует в смеси лития со свинцом ударную звуковую волну, которая в результате достигает колец плазмы.
В результате под воздействием ударной волны происходит сжатие колец плазмы и запуск термоядерной реакции с образованием гелия в качестве продута слияния ядер дейтерия и трития, и выделением огромного количества тепловой энергии. Часть ее пойдет на "перезарядку" поршней, а часть - на вращение турбины электрогенератора.
Ученые надеются проводить слияние колец плазмы ежесекундно, чтобы добиться самоподдерживающегося процесса
"Экспериментально слияния двух сферомаков в условиях термоядерной реакции еще никто не проводил, однако с теоретической точки зрения проект безупречен", - добавил Ричардсон.
Сама технология, на которую полагается General Fusion, была разработана в 80-х годах Научно-исследовательской лабораторией ВМС США, однако не была реализована из-за ряда технических проблем. Главной проблемой является очень короткое время жизни колец плазмы, из-за которого удар поршней должен быть абсолютно синхронным, а время от введения колец в сферу до удара должно контролироваться с точностью до миллисекунд. На момент разработки идеи у инженеров не было технологий такого прецизионного контроля, однако современный технический прогресс, по мнению Ричардсона, позволяет им попытаться воплотить идею в жизнь.
Компания уже собрала бюджет в 13,5 миллиона долларов из частных и общественных фондов, так что ее сотрудники уже приступили к детальному моделированию установки и технической оценке ее компонентов. Ричардсон надеется показать работоспособность реактора в течение следующих пяти лет, а общая стоимость промышленного образца 100 реактора мощностью 100 МВт, который ученые надеются построить в течение последующих четырех лет, должна составить не более 500 миллионов долларов.
Команда инженеров намерена в ближайшем будущем оценить практическую возможность реализации технологии на примере простой модели с 24 поршнями, а так же выяснить, применима ли в принципе комбинация механических воздействия для запуска термоядерного синтеза.
