Amerykańskie laboratorium Skunk Works w 2024 roku przygotowuje się do zaprezentowania seryjnej wersji reaktora termojądrowego, który teoretycznie mógłby zmienić oblicze całej współczesnej energetyki na świecie. Podobno nowy reaktor termojądrowy o mocy 100 MW, wielkości ciężarówki, będzie przydatny zarówno na naszej planecie, jak iw kosmosie. Amerykańska firma Lockheed Martin ujawniła niedawno szczegóły swojego nowego projektu T4 dotyczącego opracowania potężnego i kompaktowego reaktora termojądrowego CFR (nazywanego kompaktowym reaktorem termojądrowym). Podobno ta przełomowa technologia powstaje w laboratorium Skunk Works, które specjalizuje się w tajnych opracowaniach wojskowych. Nic więc dziwnego, że tak długo nic nie było wiadomo o projekcie.
Dopiero w 2013 roku firma otworzyła zasłonę tajemnicy nad swoim projektem T4, informując o swoim istnieniu. Teraz opinia publiczna dowiedziała się o niektórych szczegółach dotyczących nowego systemu energetycznego. Lockheed Martin obiecuje, że gotowy prototyp nowego reaktora zostanie przez nich wyprodukowany za 5 lat, a pierwsze próbki produkcyjne zaczną działać za dekadę. Podobno, w przeciwieństwie do nowoczesnych prototypów reaktorów termojądrowych, reaktor CFR będzie 20 razy mocniejszy i 10 razy bardziej kompaktowy.
Lockheed Martin Corp. eksperymentował z technologią jądrową za zamkniętymi drzwiami przez ostatnie 60 lat, ale teraz zdecydował się je nagłośnić, aby przyciągnąć partnerów publicznych i prywatnych. Warto zauważyć, że eksperci kojarzą to „hobby” jednego z największych dostawców Pentagonu z alternatywną energią z faktem, że Stany Zjednoczone angażują się w ograniczanie wydatków wojskowych.
Obecnie Lockheed Martin Corporation jest jedną z największych firm na świecie, która specjalizuje się w produkcji różnorodnego sprzętu wojskowego i lotniczego. Firma zatrudnia ponad 113 tys. osób, a jej sprzedaż w samym 2013 roku oszacowano na 45,4 mld USD. Od połowy 2000 roku Lockheed Martin pracuje nad rozwojem statku kosmicznego wielokrotnego użytku Orion, który w przyszłości przewozi ludzi i ładunki na ISS, Księżyc i prawdopodobnie na Czerwoną Planetę.
Wyposażenie statku kosmicznego w kompaktową instalację termojądrową to dość kuszący pomysł. Jednocześnie nowoczesne reaktory jądrowe są dość drogie i nieporęczne. Np. najsłynniejszy projekt w tej dziedzinie, projekt badawczo-rozwojowy ITER, o przewidywanej mocy 500 MW, kosztuje około 50 miliardów dolarów. Jednocześnie ma ponad 30 metrów wysokości i po zakończeniu budowy będzie ważyć 23 000 ton. Jednocześnie reaktor seryjny koncernu Lockheed Martin może być transportowany transportem drogowym.
Do tej pory większość projektów reaktorów termojądrowych opierała się na zasadach tokamaka, opracowanego przez radzieckich fizyków w latach 50. XX wieku. W reaktorach tego typu pierścień plazmowy jest utrzymywany razem przez silne pole magnetyczne generowane przez magnesy nadprzewodzące. Inny zestaw magnesów odpowiada za indukowanie prądu wewnątrz samej plazmy i utrzymywanie reakcji termojądrowej. Problem z tokomakami polega na tym, że nie wytwarzają dużo więcej energii niż zużywa się na zasilanie użytych magnesów, ich rentowność zmierza do zera.
W reaktorze CFR zaproponowanym przez Lockheed Martin plazma zamknięta jest za pomocą specjalnego kształtu geometrycznego w całej objętości komory reaktora. Magnesy nadprzewodzące są również stosowane w CFR, ale generują pole magnetyczne wokół zewnętrznej krawędzi komory, więc nie ma potrzeby wystarczająco dokładnego pozycjonowania linii pola magnetycznego względem plazmy, a same magnesy znajdują się poza granicami rdzeń. Zwiększa to objętość plazmy (stąd produkcja energii). A im bardziej plazma próbuje się wydostać, tym bardziej pole magnetyczne próbuje ją przywrócić.
Poinformowano, że reaktor powinien łączyć najlepsze rozwiązania, które zostały stworzone dla różnych projektów reaktorów termojądrowych. Na przykład na końcach cylindrycznego rdzenia reaktora znajdują się specjalne lustra magnetyczne, które mogą odbijać znaczną część cząstek plazmy. Ponadto stworzono system recyrkulacji, który jest podobny do tego stosowanego w reaktorze pilotowym Polywell. Ten system, wykorzystując pole magnetyczne, wychwytuje elektrony i tworzy strefy, do których wpadają jony dodatnie. Tutaj zderzają się ze sobą i utrzymują ciągły proces reakcji termojądrowej. Wszystko to znacznie zwiększa wydajność reaktora.
Uproszczony schemat reaktora Skunk Works
Jako paliwo w reaktorze firmy Lockheed Martin planuje się wykorzystanie trytu i deuteru, które umieszczane są w rdzeniu reaktora w postaci gazu. W trakcie reakcji syntezy termojądrowej powstaje hel-4 i uwalniane są elektrony, które odpowiadają za nagrzewanie ścian reaktora. Ponadto zaczyna działać tradycyjny schemat rur parowych i wymienników ciepła.
W tej chwili projekt amerykańskiej korporacji lotniczej jest na etapie prac nad stworzeniem prototypu, a pełnoprawny prototyp powinien być gotowy za 5 lat. Inżynier aeronautyki Lockheed Martin Thomas McGwire powiedział, że działający prototyp będzie musiał udowodnić proponowane prace projektowe. Musi m.in. zapewnić zapłon plazmy i utrzymanie procesu reakcji termojądrowej przez 10 sekund. Kolejne 5 lat po stworzeniu działającego prototypu, czyli do 2024 roku, amerykańscy inżynierowie spodziewają się wyprodukować pierwszą serię reaktorów termojądrowych CFR, które będą mogły znaleźć zastosowanie w przemyśle.
Podaje się, że reaktory wczesnej serii będą miały małe wymiary, aby można je było umieścić w przenośnych pojemnikach o wymiarach 7x13 metrów. Przy takich wymiarach, dość skromnych jak na reaktory termojądrowe, będą w stanie wyprodukować rekordową ilość energii: około 100 MW. Biorąc pod uwagę parametry pierwszej serii reaktorów CFR, nietrudno zrozumieć, że Pentagon jest zainteresowany pracami w tym kierunku. Wojsko amerykańskie potrzebuje kompaktowych i bardzo potężnych źródeł energii, aby rozwijać i ulepszać zaawansowaną broń laserową i mikrofalową.
Jednocześnie na rynku cywilnym takie reaktory termojądrowe są w stanie wywołać prawdziwą rewolucję. Kompaktowy i bezpieczny reaktor termojądrowy o podobnej mocy będzie w stanie dostarczyć energię do 80 tys. domów. Jednocześnie bardzo łatwo będzie ją zintegrować z nowoczesnymi sieciami elektrycznymi (w przeciwieństwie do takich źródeł energii jak panele słoneczne i turbiny wiatrowe). Oprócz wszystkich powyższych, CFR jest niemal idealną elektrownią dla obiecujących statków kosmicznych. Z pomocą nowych silników opartych na CFR załogowe statki kosmiczne będą mogły znacznie szybciej dotrzeć do Marsa.
Rosyjscy naukowcy nie wierzą w przełom firmy Lockheed Martin
Oprócz Lockheed Martin, w badania z zakresu syntezy termojądrowej aktywnie angażuje się obecnie zespół naukowców z międzynarodowego projektu pod skrótem ITER/ITER – International Thermonuclear Experimental Reactor. Wyniki ich działań są obecnie dalekie od zapowiadanych sukcesów, jakie odniosła koncern lotniczy. Z tego powodu prawdziwość informacji opublikowanych przez Lockheed Martin jest kwestionowana, a już wywołała wiele kontrowersji w środowisku naukowym. Rosyjscy naukowcy tak naprawdę nie wierzą opublikowanym materiałom.
Na przykład szef rosyjskiej agencji ITER, Anatolij Krasilnikow, publicznie oświadczył, że przełom naukowy zapowiadany przez specjalistów Lockheed Martin to w rzeczywistości puste słowa, które nie mają nic wspólnego z prawdziwym życiem. Fakt, że Stany Zjednoczone przygotowują się do rozpoczęcia tworzenia prototypu reaktora termojądrowego o deklarowanych wymiarach, wydaje się panu Krasilnikowowi zwykłym PR-em. Według Anatolija Krasilnikowa nauka na obecnym etapie rozwoju nie jest w stanie zaprojektować bezpiecznego i w pełni działającego reaktora termojądrowego o tak niewielkich rozmiarach.
Jako argument przytoczył fakt, że dziś nad międzynarodowym projektem ITER pracują honorowani fizycy jądrowi z USA, Chin, krajów UE, Rosji, Japonii, Indii i Korei Południowej, ale zebrały się nawet najlepsze umysły współczesnej nauki., mam nadzieję, że do 2023 r. otrzymamy pierwszą plazmę z ITER. Jednocześnie nie ma nawet mowy o zwartości prototypu reaktora.
Oczywiście w przyszłości pojawi się możliwość zbudowania zakładu o niewielkich rozmiarach, ale nie stanie się to w ciągu najbliższych kilku lat. Natomiast Lockheed Martin twierdzi, że za rok będzie w stanie pokazać prawdziwy model reaktora. I oczywiście trudno w to uwierzyć, biorąc pod uwagę, że inżynierowie firmy pracują nad projektem tego poziomu w oderwaniu od innych naukowców. Anatolij Krasilnikow jest przekonany, że obietnice przedstawicieli Lockheed Martin dotyczące pokazania prototypu pozostaną tylko obietnicami.
Zaznacza, że czołowi inżynierowie od kilkunastu lat pracują nad stworzeniem pierwszego reaktora termojądrowego, a proces ten wiąże się z obowiązkową wymianą doświadczeń. Jednocześnie obiecujące osiągnięcia i osiągnięcia stają się dostępne dla innych naukowców. Przełom specjalistów, o szczegółach, o których nikt nic nie wiedział, wydaje się mocno przesadzony. Najprawdopodobniej nie realizuje celów naukowych, ale komercyjnych. Chcą przyciągnąć uwagę, przyciągnąć dodatkowe środki finansowe, a ich wypowiedzi są kampanią reklamową.
Jewgienij Wielikow, prezes Instytutu Kurczatowa, jeszcze ostrzej opowiedział o amerykańskim projekcie, komentując wiadomości, które pojawiły się słowami „Fantazja Lockheeda Martina”. Nie ma informacji o jakimkolwiek realnym sukcesie w stworzeniu kompaktowego reaktora termojądrowego przez specjalistów amerykańskiej korporacji, który byłby poparty faktami. Według Evgeny Velikhov nikt na świecie nie jest informowany o amerykańskim wynalazku, poza samą amerykańską firmą, istotne szczegóły techniczne projektu nie zostały ujawnione, ale fala dyskusji w mediach już wzrosła.
