Lockheed Martin opatentowała kompaktowy reaktor syntezy

Podczas Gdy świat podąża za tym, jak w ogrodzie Facebook , Lockheed Martin cicho podaje patent związany z projektem potencjalnie rewolucyjnej kompaktowego reaktora syntezy, CFR. Jeśli projekt będzie się rozwijać zgodnie z planem, firma jest w stanie zaprezentować prototyp systemu wielkości kontener, ale zdolny zasilać lotniskowiec klasy Nimitz" lub 80 000 domów już w przyszłym roku. Wszystko byłoby w porządku, ale, jak wiadomo, syntezy termojądrowej "". Tak myśleli lat 60 powrotem.

Patent na część systemu ograniczającego lub obudowy, datowane od 15 lutego 2018 roku. Obronny wykonawca, którego siedziba znajduje się w stanie Maryland, złożył wniosek 3 kwietnia 2013 roku, a oficjalny prawie rok później. Jak rozwijał się projekt od tamtej pory?

W 2014 roku firma w ogóle zaskoczyła cały świat, stwierdzając, że pracuje nad podobnym urządzeniem i jest odpowiedzialny za zaawansowane projekty Skunk Works w ich biurze w Palmdale, Kalifornia. W tym czasie Thomas Макгир, szef Compac Fusion Project, powiedział, że celem jest stworzenie pracy reaktora za pięć lat i doprowadzić projekt do masowej produkcji za dziesięć.

"studiowałem to absolwent Massachusetts institute of technology, gdzie w ramach badania NASA, nie analizował, jak nam szybciej dotrzeć do Marsa", mówi Макгир w 2014 roku w wywiadzie Aviation Week. "Zacząłem przeglądać wszystkie opublikowane pomysły. W zasadzie brałem je ze sobą łączyć, przekształcając się w coś nowego, usuwając problemy jednych i zastąpienie ich zalety innych".

Naukowcy opracowują koncepcje reaktorów syntezy z 1920 roku, ale, niestety, większość funkcjonalnych przykładów były nieskuteczne i duże — w istocie, wielkości małego budynku — no i drogie, oczywiście. Na przykład, reaktor ITER, który powstaje we Francji siłami międzynarodowego konsorcjum, będzie gotowy w 2021 roku. Na niego wydano w sumie 50 miliardów dolarów, a waży on około 23 000 ton.

Wszystkie te urządzenia, oczywiście, można nazwać eksperymentalne, są one słabo odpowiadają praktycznym celom, i problem polega na ograniczeniu (конфайнинг) reakcji, która zachodzi w sercu słońca i innych gwiazd. W odróżnieniu od reakcji rozszczepienia jądrowego, gdy atomy zderzają się między sobą, uwalniając energię, reakcja syntezy obejmuje podgrzewanie paliwa gazowego do punktu, kiedy jej atomowa struktura szwankuje pod ciśnieniem i niektóre cząstki łączą się w cięższe jądra.

Ten proces obejmuje uwolnienie ogromnej ilości energii, milion razy więcej, niż podczas normalnej reakcji chemicznej, jak spalanie paliw kopalnych, mówi Макгир. Ale do tego trzeba starać się utrzymać gaz, który będzie w stanie bardzo высокоэнергетической osocza, przez pewien czas w temperaturze do setki milionów stopni.

To w ogóle ogranicza potencjał reaktorów, nawet dużych, z powodu obaw, że mogą pięknie się łamać. W wywiadzie 2014 roku Макгир wykorzystał tokomak, urządzenie magnetycznego poród, opracowany przez radzieckich naukowców w 1950 roku, jako przykład. Wyjaśnił to tym, że токамака niski limit magnetycznego ciśnienia, przy którym może pracować bezpiecznie.

Макгир starał się wyjaśnić, przynajmniej w teorii, jak CFR musi obejść te problemy:

"Problem токамаков w tym, że mogą utrzymać się tylko określoną ilość osocza, nazywamy to beta-limit", mówi Макгир. Mierzony jako stosunek ciśnienia osocza z układem pomiarowym ciśnienia, beta-limit zwykłego токамака bardzo niski, lub porządku "5% lub więcej w ograniczającym ciśnienie", mówi. Porównując tor z oponą motocykla, Макгир dodaje: "Jeśli pompa zbyt mocno ograniczająca opona pęknie, więc dla bezpieczeństwa pracy, nie można podchodzić zbyt blisko".

CFR musi uniknąć tych problemów, podejmując zupełnie inne podejście do конфайнменту osocza. Zamiast ograniczenia osocza w specjalnych pierścieniach, seria nadprzewodzących cewek stworzy pole magnetyczne z nową geometrią, w której plazma utrzymuje się w szerokich granicach całej komory reakcyjnej. Сверхпроводящие magnesy w cewkach będą generować pole magnetyczne wokół granicy zewnętrznej kamery. "Zamiast rozszerzać мотоциклетную oponę w powietrze, u nas będzie rura, która rozszerza się w solidną ścianę", mówi Макгир. System będzie podlegać самонастраивающимся mechanizmem reakcji, tak, że im dalej będzie się rozwijać plazma, tym silniejsze pole magnetyczne będzie wcisnąć ją z powrotem, trzymając. CFR, jak się oczekuje, będzie posiadać beta-limit na jednostkę.

Jeśli system będzie działać, trudno sobie nawet wyobrazić, jak ona zmieni nie tylko przyszłość działań wojennych, ale i naturę ludzkiej egzystencji. Pracuje na sześciu kilogramów paliwa — mieszaniny izotopów wodoru trytu i deuteru — reaktor Lockheed Martin będzie mógł podawać energię przez cały rok bez przerwy. W tym czasie urządzenie będzie w stanie wytwarzać stałe 100 Mw energii.

Na wniosek spółki, reaktor może być wystarczająco silne, aby z jego pomocą pracował lotniskowiec, samolot wielkości c-5 Galaxy, zapewnić energię elektryczną dla miasta liczące od 50 do 100 000 osób, a może nawet wysłać do nas w podróż na Marsa. W każdym przypadku kompaktowy reaktor zastąpi duże zwykłe układy paliwowe lub reaktory podziału, z wyłączeniem ciężar i masę. To, z kolei, może stworzyć przestrzeń handlową dla dodatkowego systemu lub przepustowości z punktu widzenia pracowników lub środków materialnych albo zapewnić bardziej ekonomiczną ogólny kształt lub konstrukcja.

W przypadku zastosowań lotniczych, wzależności od dokładnej wielkości reaktora, system może dać samolotu nieograniczony zasięg lotu w całym cyklu życia; przy tym ostatecznym żądaniem od załogi będzie potrzeba w żywności, wodzie i innych systemach podtrzymywania życia. Drony z dużej wysokości lotu będą mogli pozostać na bieżąco, w ciągu miesięcy lub nawet lat, stopniowo zastępując satelity i inne komunikacyjne infrastruktury dla wojskowych i cywilnych zastosowań.

To również mogło doprowadzić do stałej obserwacji szerokimi obszarami, w których powszechnie trudno kontrolować sytuację z powietrza, na przykład, na ogromnych przestrzeniach oceanu Spokojnego, i praktycznie bez ograniczeń. To by było przydatne do obserwacji ruchów przeciwnika lub zmian w populacjach zwierząt lub wody o temperaturze.

Te same korzyści mogą uzyskać lądowe środki transportu, statki, a nawet statki kosmiczne: nikt nie odmawia praktycznie nieograniczonej energii w kompaktowej obudowie, która pozwala zdobyć tyranię odległości. Logistyczne łańcuchy nie były potrzebne jako zjawisko. Ale największą zaletą wyleje jako miły bonus dla środowiska.

Różnica między reakcją rozszczepienia i reakcji syntezy w reaktorze w tym, że ostatnia nie wytwarza emisji niebezpiecznych dla warstwy ozonowej, a nawet jeśli system odmówi, nie spowoduje dużą skalę katastrofy ekologicznej związanej z emisją promieniowania. Deuter i tryt z powodzeniem są używane w środowisku komercyjnym i są stosunkowo nieszkodliwe w niskich dawkach. Niewielką ilość paliwa potrzebnego do uruchomienia reaktora syntezy, samo w sobie zmniejsza ryzyko wycieku i skażenia dużej powierzchni.

Ponieważ reaktor syntezy nie potrzebuje w oczyszczonym materiale do podziału, to znacznie trudniej użyć jako wyrzutni do tworzenia broni jądrowej. Takie reaktory można będzie umieścić w szpitalach, szkołach, опреснительных położeniach, bez żadnego ryzyka dla lokalnych mieszkańców.

Paliwa też będzie dużo i będzie łatwo dostępny, ponieważ woda morska zapewnia praktycznie nieograniczony źródło deuteru, podczas gdy tryt też dość łatwo zdobyć. Odpady znacznie mniej niebezpieczne, niż te, które pozostają po pracy reaktorów jądrowych, a materiały pozostają radioaktywne w ciągu setek, jak nie tysięcy lat.

Taki system będzie produkować ciepło i skierować tę energię w ruch turbiny, produkującego energię elektryczną, a to oznacza, że Lockheed Martin może zaoferować wymianę istniejących źródeł paliwa, wykorzystujących węgiel, ropa naftowa i jądrowe podział. W sytuacjach awaryjnych, na przykład, w wyniku wielkiej katastrofy, kompaktowe reaktory, umieszczone na samochodach ciężarowych, mogą szybko przywrócić zasilanie całych miast.

Oczywiście, jeszcze nie widziałem reaktor syntezy Lockheed Martin i nie wiemy, czy będzie to realne w ogóle. Wiele firm i organizacji próbowali utworzyć pracy reaktora syntezy już prawie sto lat, ale nie udało się to jeszcze nikomu.

Z jednej strony, sam fakt złożenia wniosku patentowego przez firmę nie oznacza, że są one aktywnie rozwijają się technologie, które są opisane w dokumencie. Ponadto, od momentu dystrybucji informacji w 2014 roku, Skunk Works bardzo mało opowiadała o tym projekcie poza granicami wspólnoty fizyki plazmy. Rząd USA zastrzega sobie również prawo do klasyfikowania patenty, jeśli są one publiczne, które mogą stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa narodowego. I fakt, że ten patent takim nie jest, też stawia pod znakiem zapytania dojrzałość projektu.

Pamiętając pięcioletni okres rozwoju, o którym Макгир mówił w 2014 roku, czy powinniśmy spodziewać się jeszcze jeden duży oświadczenie od Lockheed Martin w najbliższej przyszłości?