Американский журналист Эштон Форбс (псевдоним 4orbs) объяснил широкой публике, как устроены термоядерные дроны разработки «Сканк Уоркс» (подразделение аэрокосмической компании «Локхид Мартин»). Описывая в общих словах возможности оборонных технологий, попробуем оценить перспективы их внедрения в энергетике.
В 2024 году в небе над территорией США были замечены загадочные светящиеся сферы. Читатель может посмотреть видеозапись, сделанную пассажиром самолёта, который 16 декабря летел из штата Нью-Джерси в штат Иллинойс (щёлкните здесь).
Сопоставив ряд публикаций из разных источников, в том числе с сайта «Локхид Мартин», Эштон Форбс выяснил, что эти сферы представляют собой военные дроны, в которых реализована бутылочная конфигурация компактного термоядерного реактора (Compact Fusion Reactor – CFR). Плазма удерживается кольцевыми магнитами со сверхпроводящими обмотками, которые создают поле с напряжённостью свыше 20 Тл. Магнитное поле не позволяют плазме расползаться в стороны – чем сильнее она отклоняется от оси «бутылки», тем большее получает возвратное воздействие. Со стороны «донышка» выход плазмы закрыт (пробочным электромагнитом), а «горлышко» регулируется диаметром и смещением магнитного сопла, так что аппарат может менять направление своего движения.
«Энергознание» редко рассказывает о ядерных и тем более о термоядерных технологиях. Однако, увидев видео с дронами, мы пришли к выводу, что малые термоядерные реакторы должны быть достаточно близки к промышленному внедрению. А потому о них стоит написать.
Один из источников информации, на которые ссылается Эштон Форбс, –- сайт The War Zone («Зона военных действий»). А там в 2019 году была размещена замечательная статья Джозефа Тревитика «Экзотический реактор от "Сканк Уоркс" воплощён в более мощном варианте» (смотрите, щёлкнув здесь). Там представлена та же «бутылка», но без горлышка. «Компания сохраняет уверенность в том, что проект даст практически значимые результаты, в результате чего электроэнергия для оборонных и гражданских нужд будет генерироваться совершенно иным образом, чем сегодня», – сказано в статье.
Также в статье Тревитика объясняется, чем линейная конфигурация термоядерного реактора лучше токамака. «Реакторы могут удерживать только определённое количество плазмы, которое мы называем бета-пределом, – рассказал руководитель программы CFR Томас Макгая. – Чтобы не доводить до предела, отношение давления плазмы к магнитному давлению для среднего токамака удерживается на уровне около 5%». Сравнивая тор с велосипедной шиной, Макгая добавляет: «Если накачать слишком много воздуха, шина лопнет. Дабы обезопасить себя, конструкторы токамаков не рискуют подойти к пределу». Вместо велосипедной шины, которую нужно удерживать и от разрыва в каждом месте, и от увеличения общего диаметра, у «Сканк-Уоркс» получилось нечто, похожее на отрезок трубы. А в ней используется «радикально иной» способ удержания плазмы, количество которой можно довести до бета-предела. Другими словами, линейный реактор способен сжимать плазму в двадцать раз сильнее, чем токамак.
На сайте Science.org ещё в 2014 году появилась любопытная статья: «Действительно ли за новой термоядерной машиной Локхида скрываются старые секреты?». А там обнаруживается нечто, похожее на ключ к успеху. Эксперт заявляет, что «Сканк Уоркс» может использовать обращённую магнитную конфигурацию (Field-Reversed Configuration). Кроме того, возможна винтовая закрутка магнитных полей, которая вызывает в плазме удерживающие её токи. Напрашивается аналогия с моделью свободного электрона от американского физика Рэнделла Миллса. Согласно Миллсу, свободный электрон представляет собой волчок заряда, плотность которого увеличивается по мере приближения к оси вращения. Подобная конфигурация создаёт магнитное поле, удерживающее именно такое распределение заряда. Подробности смотрите, щёлкнув здесь.
Эштон Форбс приводит график из презентации, где наглядно показано принципиальное преимущество линейных конфигураций термоядерного реактора перед токамаком. Возникает вопрос: почему международный проект ИТЭР на многие десятилетия застрял на заведомо неэффективной конфигурации? Потому что, по мнению Форбса, исторически работы начинались в интересах обороны (американцы делали эффективную термоядерную бомбу). Поэтому трёхбуквенные агентства пустили научное сообщество по ложному пути.
Отметим, что для парящего на высоте дрона выбросы нейтронов не так страшны, как для оборудования наземной электростанции. Так что адаптация разработки для гражданского сектора может затянуться. Здесь в качестве топлива удобно использовать дейтерий и гелий-3 в соотношении 1:3, которые при синтезе производят гораздо меньше нейтронов, чем дейтерий и тритий. По данным «Локхид Мартин», конструкция CFR в конечном итоге может быть достаточно миниатюрной, чтобы он поместился в грузовом контейнере, и при этом мог обеспечить электроэнергией город с населением в 100 тысяч человек (подробнее см. здесь). Понятно, что в контейнере паросиловая установка не поместится. Речь идёт о прямом преобразовании энергии плазмы в электричество путём многоступенчатого улавливания ионов.
Напоследок отметим, что пренебрежение возобновляемыми источниками энергии, которое демонстрирует нынешняя администрация США во главе с президентом Дональдом Трампом, может объясняться планами по внедрению малой термоядерной генерации.
Теги: прорыв в малой термоядерной энергетике, конвергентные разработки для авиации и космоса, дальние перспективы энергетики, что может быть выгоднее ВИЭ, зачем нам гелий-3?
__________________________________
Спасибо за ваши комментарии и лайки. Нам важно, что вы нас читаете.