Большинство «успешных» термоядерных реакторов в мире в настоящее время способны поддерживать выбросы плазмы только в течение периодов времени, измеряемых минутами или даже секундами.
Согласно эксклюзивному сообщению The War Zone ВМС США подали революционную патентную заявку на радикально новый компактный термоядерный реактор.
Создание стабильной реакции термоядерного синтеза достаточно сложный процесс, но некоторые лаборатории идут еще дальше, пытаясь создать компактные реакторы, для размещения внутри транспортных контейнеров или даже, возможно, транспортных средств.
Станет ли ядерный синтез прорывом?
Сегодня в ядерных реакторах получают энергию за счет деления, при котором нестабильные изотопы урана и других радиоактивных материалов бомбардируются частицами, разделяя их на части и выделяя энергию. Слияние, с другой стороны, включает в себя объединение атомов изотопов водорода, таких как тритий и дейтерий, при экстремальных давлении и температуре для получения изотопов гелия и нейтронов, процесс, который выделяет большое количество энергии.
Если это будет достигнуто, ядерный синтез станет огромным прорывом, по сравнению с обычным ядерным делением, поскольку он производит намного более низкие уровни радиоактивных отходов и парниковых газов, не требует обогащенного ядерного материала, который может быть использован для производства оружия, имеет гораздо меньший риск расплавления и может питаться от более устойчивых источников топлива.
Реактор в чемодане
Еще более сложной задачей является разработка мобильных ядерных термоядерных реакторов, например, таких, которые могут поместиться в транспортном контейнере или на корабле. В настоящее время большинство экспериментальных термоядерных реакторов в мире имеют размеры больших зданий, и конечной целью многих современных исследований является разработка компактных систем термоядерных реакторов.
Несмотря на эти препятствия, аналитические центры, такие как Американский проект безопасности, полагают, что термоядерные реакторы в 21-м веке обеспечат мир недорогой, не содержащей углерода, энергией.
Skunk Works, подразделение компании Lockheed Martin, которое занимается секретными разработками с июля 2019 года строит новый, мощный экспериментальный реактор.
Помимо Lockheed Martin, несколько частных фирм в последние годы разрабатывают свои собственные компактные термоядерные реакторы, а государственная Академия наук Китая заявляет, что добилась значительного прогресса в разработке термоядерных реакторов.
В чем революционность термоядерного реактора ВМС США
Этот последний проект является детищем неуловимого Сальваторе Сезара Паиса (Salvatore Cezar Pais), инженера ВМФ США, изобретателя причудливых и противоречивых сверхпроводников, генераторов электромагнитного поля высокой энергии и научно-фантастических движительных технологий.
Патент на «Плазменное компрессионное устройство для сварки» был подан 22 марта 2018 года и 26 сентября 2019 года был опубликован. В заявлении частично говорится:
«В настоящее время существует несколько предполагаемых термоядерных реакторов / устройств, которые поставляются в небольшой компактной упаковке (диаметром от 0,3 до 2 метров), и, как правило, они используют различные версии плазменного магнитного удержания. Три таких устройства - это компактный термоядерный реактор Skunk Works (LM-CFR от Lockheed Martin), концепция термоядерного синтеза EMC2 Polywell и аппарат Принстона с обращенной полевой конфигурацией (PFRC). [...] Эти устройства имеют короткое время удержания в плазме, возможную нестабильность плазмы с масштабированием размеров. Сомнительно, обладают ли они способностью достигать безубыточного состояния, даже не говоря о самоподдерживающемся плазменном ожоге, приводящем к воспламенению».
Как это работает?
Согласно описанию, главным компонентом нового реактора является деталь под названием «динамический термоблок» или «динамический фузор» (dynamic fusor). Плазменная камера содержит несколько пар динамических фузоров, которые быстро вращаются внутри нее, создавая «концентрированный поток магнитной энергии», удерживающий газы в центре. В это время в камеру закачиваются топливные газы типа дейтерия или дейтерия-ксенона. Газы подвергают интенсивному нагреву и давлению для создания реакции плавления ядер. Чтобы удерживать реакцию под контролем, в прототипах реакторов по всему миру используются сверхпроводники для создания магнитного поля.
Обычно, на питание прототипа термоядерного реактора уходит больше энергии, чем он производит. Но устройство, описанное в новом патенте, вырабатывает больше, чем потребляет. Потенциально, реактор может производить больше тераватта энергии, потребляя от киловатта до мегаватта.
В заявке на патент заявлено, что это устройство для плазменного компрессионного синтеза способно вырабатывать мощность в диапазоне от гигаватт (1 миллиард ватт) до тераватт (1 триллион ватт) и выше при входной мощности только в киловаттах (1000 ватт) в мегаватт ( 1 000 000 Вт). Для сравнения, крупнейшая в Америке атомная электростанция, атомная электростанция Пало-Верде в Аризоне, вырабатывает около 4000 мегаватт (4 гигаватта), а ядерные реакторы А1В, разработанные для авианосцев класса «Gerald R. Ford» ВМС, вырабатывают около 700 мегаватт . В патенте так же утверждается, что устройство «может привести к возгоранию плазмы, то есть самоподдерживающемуся сгоранию плазмы без необходимости внешнего источника питания».
