Lockheed Martin ускоряет работу над компактным термоядерным реактором

Американская компания Lockheed Martin – крупнейшее предприятие ВПК в мире – ускоряет темпы работы над революционным проектом компактного реактора термоядерного синтеза (CFR, Compact Fusion Reactor), передаёт Defense News.

Программа также известна по названиям High Beta Fusion Reactor и 4th generation prototype T4 (прототип четвёртого поколения T4).

Об активизации работы заявил во время выступления перед Атлантическим советом Роб Вайс, вице-президент и генеральный менеджер Программы продвинутых разработок Lockheed Martin, более известной по неофициальному названию «Сканк Уоркс» (Skunk Works). Это подразделение занимается секретными проектами. По словам Вайса, работа идёт активно и вошла в новую стадию. В связи с этим четыре месяца назад компания значительно увеличила финансирование. Вайс сообщил, что получена тестовая плазма – в настоящий момент специалисты занимаются повышением её температуры. Это большой успех и значительная веха в истории программы. При этом испытывается разработанная Lockheed Martin концепция конфайнмента плазмы, благодаря которой CFR будет беспрецедентно компактным и экономичным – в отличие от огромных и дорогостоящих «токамаков», изобретённых советскими учёными в 1950-е годы и использующихся в большинстве систем термоядерного синтеза.

Впервые проект реактора CFR был представлен 7 февраля 2013 года на форуме центра Solve for X, созданного компанией Google для представления и обсуждения радикальных инновационных идей в области передовых технологий. Тогда же началась кампания по привлечению партнёров, инвестиций и научных кадров.

Без малейшего преувеличения, разработка Lockheed Martin способна полностью изменить цивилизацию: в перспективе компактные термоядерные реакторы будут использоваться гражданскими и военными самолётами и морскими судами, космическими кораблями, применяться для энергоснабжения городов и опреснения воды. В то же время, как нетрудно догадаться, эксплуатация таких реакторов несёт и определённые риски, связанные с возможными авариями и нанесением ущерба окружающей среде, а также в случае получения технологии соперниками и врагами США, включая террористические организации. Как бы то ни было, компания считает, что преимущества использования компактного термоядерного реактора перевешивают потенциальные опасности. Мировые потребности в энергии постоянно возрастают – и в гражданской сфере, и в военной, и CFR призван их удовлетворить.

По утверждению разработчиков, компактный термоядерный реактор будет безопаснее, чище и мощнее, чем современные крупные ядерные системы, полагающиеся на деление – процесс расщепления атомов.

Не исключено, что со временем будет возрождена концепция больших самолётов на ядерной энергии. Данная идея выдвигалась ещё полвека назад, но не была реализована из-за опасностей и трудностей, связанных с реакторами ядерного деления. В случае воплощения концепции в жизнь, самолётам практически не придётся заправляться.

Если Skunk Works удастся добиться ещё большего уменьшения размеров реактора, CFR может быть установлен на самолёты-истребители, а полученная энергия будет использоваться «футуристическим» направленным оружием и разнообразными сенсорами.

В процессе термоядерного синтеза лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые. На протяжении десятилетий учёные разных стран занимались разработкой технологий, которые позволили бы использовать управляемый термоядерный синтез (УТС) как источник энергии – по сути, практически неисчерпаемый, так как топливом будет служить водород, запасы которого на Земле почти неограниченны.

Все проекты в области УТС пока что не продвинулись дальше экспериментальной стадии. При этом энергия взрывного (неуправляемого) термоядерного синтеза лежит в основе действия термоядерного оружия.

Два года назад, 15 октября 2014 года, Lockheed объявила о технологическом прорыве: было заявлено, что, благодаря успехам в области УТС, компактный источник «мирной» термоядерной энергии будет создан специалистами компании в течение десяти лет.

Согласно первому обнародованному плану, компания намерена построить 100-мегаваттный реактор размером 2,5 на 3 метра. По величине он будет сопоставим с обычным реактивным двигателем и сможет поместиться в кузове грузовика, а его мощности будет достаточно для энергоснабжения 100-тысячного города.

По мнению специалистов Skunk Works, CFR благодаря компактности его конструкций удастся построить намного быстрее и дешевле крупных термоядерных реакторов, подобных Joint European Torus и ИТЭР. Конфигурация High Beta Fusion Reactor была разработана командой специалистов под руководством Чарльза Чейза.

В CFR ядерный синтез реализуется путём удаления электронов из атомов двух изотопов водорода: трития и дейтерия, – и слияния полученных таким образом атомных ядер. Полученная плазма удерживается в компактном пространстве.

После этого её нагревают для ускорения движения ядер. Его необходимость обусловлена преодолением электростатического отталкивания: ведь оба ядра положительно заряжены.

В этом процессе, при достаточно высокой скорости сталкивающихся ядер, синтезируется гелий-4 и высвобождаются высокоэнергетичные нейтроны, переносящие кинетическую энергию через ограничивающие магнитные поля. Благодаря нейтронам нагреваются стенки реактора, приводящие в движение турбинные генераторы с помощью обычных теплообменников.

Небольшое количество дейтерия и трития сопоставимо по своей производительности с обычным ядерным реактором. При этом не остаётся ядерных отходов, а риски, связанные с опасным излучением, значительно уменьшаются.

В CFR предусматривается удержание плазмы с помощью магнитного зеркала. Магнитные поля высокой плотности отражают движущиеся частицы внутрь, в область низкой плотности магнитных полей.

Одна из главных инноваций CFR – использование сверхпроводящих магнитов, которые, в отличие от обычных, создают сильные магнитные поля при значительно меньших затратах энергии.

В проекте CFR, в отличие от «токамаков», не предусматривается чистого тока – это, по мнению специалистов Lockheed, устранит основной источник неустойчивости плазмы.

Томас МакГуайр, главный конструктор и технический руководитель группы разработчиков High Beta Fusion Reactor, заинтересовался термоядерным синтезом, когда учился в аспирантуре: он был одержим идеей создания двигателей, которые позволят людям быстро добираться до Марса. И не исключено, что благодаря CFR его мечта осуществится уже в достаточно близком будущем.

Источник: Newsader