Het Amerikaanse laboratorium Skunk Works bereidt zich in 2024 voor om een seriële versie van een thermonucleaire reactor te presenteren, die in theorie het aanzien van alle moderne energie in de wereld zou kunnen veranderen. Naar verluidt zal de nieuwe fusiereactor ter grootte van een vrachtwagen van 100 MW zowel op onze planeet als in de ruimte nuttig zijn. Het Amerikaanse bedrijf Lockheed Martin heeft onlangs de details onthuld van zijn nieuwe T4-project om een krachtige en compacte fusiereactor CFR (genaamd de compacte fusiereactor) te ontwikkelen. Naar verluidt wordt deze baanbrekende technologie gecreëerd in het Skunk Works-laboratorium, dat gespecialiseerd is in geheime militaire ontwikkelingen. Het is dan ook niet verwonderlijk dat er zo lang niets bekend was over het project.
Pas in 2013 opende het bedrijf de sluier van geheimhouding over zijn T4-project en vertelde over het bestaan ervan. Nu is het publiek op de hoogte van enkele details van het nieuwe energiesysteem. Lockheed Martin belooft dat het voltooide prototype van de nieuwe reactor binnen 5 jaar door hen zal worden vervaardigd en dat de eerste productiemonsters over een decennium zullen beginnen te werken. Naar verluidt zal de CFR-reactor, in tegenstelling tot moderne prototypes van fusiereactoren, 20 keer krachtiger en 10 keer compacter zijn.
Lockheed Martin Corp. heeft de afgelopen 60 jaar achter gesloten deuren geëxperimenteerd met nucleaire technologie, maar heeft nu besloten om ze bekend te maken om publieke en private partners aan te trekken. Het is vermeldenswaard dat experts deze "hobby" van een van de grootste leveranciers van het Pentagon associëren met alternatieve energie met het feit dat de Verenigde Staten zich bezighouden met het verminderen van de militaire uitgaven.
Momenteel is Lockheed Martin Corporation een van de grootste bedrijven ter wereld die gespecialiseerd is in de productie van een verscheidenheid aan militaire en ruimtevaartapparatuur. Het bedrijf heeft meer dan 113 duizend mensen in dienst en de omzet alleen al in 2013 werd geschat op $ 45,4 miljard. Sinds het midden van de jaren 2000 werkt Lockheed Martin aan de ontwikkeling van het herbruikbare ruimtevaartuig Orion, dat in de toekomst mensen en vracht naar het ISS, de maan en mogelijk de rode planeet zou brengen.
Een ruimtevaartuig uitrusten met een compacte thermonucleaire installatie is een nogal verleidelijk idee. Tegelijkertijd zijn moderne kernreactoren vrij duur en omvangrijk in omvang. Het bekendste project op dit gebied, het ITER-onderzoeks- en ontwikkelingsproject, met een verwachte capaciteit van 500 MW, kost bijvoorbeeld ongeveer $ 50 miljard. Tegelijkertijd heeft het een hoogte van meer dan 30 meter en zal het na voltooiing van de constructie 23.000 ton wegen. Tegelijkertijd kan de seriële reactor van het bedrijf Lockheed Martin over de weg worden vervoerd.
Tot nu toe zijn de meeste ontwerpen van fusiereactoren gebaseerd op de principes van een tokamak, die in de jaren vijftig door Sovjetfysici werd ontwikkeld. In reactoren van dit type wordt de plasmaring bijeengehouden door een krachtig magnetisch veld dat wordt opgewekt door supergeleidende magneten. Een andere set magneten is verantwoordelijk voor het induceren van stroom in het plasma zelf en voor het in stand houden van een thermonucleaire reactie. Het probleem met tokomaks is dat ze niet veel meer energie produceren dan wordt besteed aan het aandrijven van de gebruikte magneten, hun winstgevendheid neigt naar nul.
In de door Lockheed Martin voorgestelde CFR-reactor wordt het plasma door een speciale geometrische vorm door het gehele volume van de reactorkamer vastgehouden. Supergeleidende magneten worden ook gebruikt in CFR, maar ze genereren een magnetisch veld rond de buitenrand van de kamer, dus het is niet nodig om de magnetische veldlijnen ten opzichte van het plasma nauwkeurig genoeg te positioneren, en deze magneten zelf vallen buiten de grenzen van de kern. Dit verhoogt het volume van het plasma (vandaar de energie-output). En hoe meer het plasma probeert eruit te komen, hoe meer het magnetische veld het probeert terug te brengen.
Naar verluidt moet de reactor de beste oplossingen combineren die zijn gemaakt voor verschillende projecten van fusiereactoren. Aan de uiteinden van een cilindrische reactorkern bevinden zich bijvoorbeeld speciale magnetische spiegels die een aanzienlijk deel van de plasmadeeltjes kunnen reflecteren. Daarnaast is een recirculatiesysteem gecreëerd dat vergelijkbaar is met dat van de Polywell-pilotreactor. Dit systeem, dat gebruik maakt van een magnetisch veld, vangt elektronen op en creëert zones waarin positieve ionen naar binnen stromen. Hier botsen ze met elkaar en onderhouden ze een continu proces van thermonucleaire reactie. Dit alles verhoogt de efficiëntie van de reactor aanzienlijk.
Vereenvoudigd schema van de Skunk Works-reactor
Als brandstof in de reactor van Lockheed Martin is het de bedoeling om tritium en deuterium te gebruiken, die in de vorm van gas in de reactorkern worden geplaatst. Tijdens de thermonucleaire fusiereactie wordt helium-4 gevormd en komen elektronen vrij, die verantwoordelijk zijn voor het verwarmen van de wanden van de reactor. Verder treedt het traditionele schema van stoomleidingen en warmtewisselaars in werking.
Op dit moment bevindt het project van het Amerikaanse lucht- en ruimtevaartbedrijf zich in de fase van het maken van een prototype en een volwaardig prototype zou over 5 jaar klaar moeten zijn. Luchtvaartingenieur Thomas McGwire van Lockheed Martin zei dat een werkend prototype zou moeten bewijzen dat het voorgestelde ontwerp werkt. Het moet onder meer zorgen voor de ontsteking van het plasma en het in stand houden van het thermonucleaire reactieproces gedurende 10 seconden. Nog 5 jaar na de creatie van een werkend prototype, dat wil zeggen tegen 2024, verwachten Amerikaanse ingenieurs de eerste serie CFR thermonucleaire reactoren te produceren die in de industrie kunnen worden gebruikt.
Naar verluidt zullen de reactoren uit de vroege serie kleine afmetingen hebben, zodat ze in verplaatsbare containers van 7x13 meter kunnen worden geplaatst. Met zulke afmetingen, die voor fusiereactoren vrij bescheiden zijn, zullen ze een recordhoeveelheid energie kunnen produceren: zo'n 100 MW. Rekening houdend met de parameters van de eerste serie CFR-reactoren, is het niet moeilijk te begrijpen dat het Pentagon geïnteresseerd is in werk in deze richting. Het Amerikaanse leger heeft compacte en zeer krachtige energiebronnen nodig om geavanceerde laser- en microgolfwapens te ontwikkelen en te verbeteren.
Tegelijkertijd kunnen dergelijke fusiereactoren op de civiele markt een echte revolutie teweegbrengen. Een compacte en veilige fusiereactor met een vergelijkbaar vermogen zal 80 duizend huishoudens van energie kunnen voorzien. Tegelijkertijd zal het heel eenvoudig zijn om het te integreren in moderne elektrische netwerken (in tegenstelling tot energiebronnen als zonnepanelen en windturbines). Naast al het bovenstaande is CFR een bijna ideale energiecentrale voor veelbelovende ruimtevaartuigen. Met behulp van nieuwe motoren op basis van CFR zullen bemande ruimtevaartuigen Mars veel sneller kunnen bereiken.
Russische wetenschappers geloven niet in de doorbraak van het bedrijf Lockheed Martin
Naast Lockheed Martin is momenteel een team van wetenschappers van een internationaal project onder de afkorting ITER / ITER - International Thermonuclear Experimental Reactor actief bezig met onderzoek op het gebied van thermonucleaire fusie. De resultaten van hun activiteiten zijn momenteel verre van de aangekondigde successen die zijn gemaakt door het lucht- en ruimtevaartbedrijf. Om deze reden wordt de juistheid van de informatie vrijgegeven door Lockheed Martin in twijfel getrokken en heeft dit al veel controverse veroorzaakt in de wetenschappelijke gemeenschap. Russische wetenschappers geloven de gepubliceerde materialen niet echt.
Zo heeft het hoofd van het Russische ITER-agentschap, Anatoly Krasilnikov, publiekelijk verklaard dat de door Lockheed Martin-specialisten aangekondigde wetenschappelijke doorbraak in feite loze woorden zijn die niets met het echte leven te maken hebben. Het feit dat de Verenigde Staten voorbereidingen treffen om te beginnen met het maken van een prototype van een thermonucleaire reactor met de aangegeven afmetingen, lijkt de heer Krasilnikov als gewone PR. Volgens Anatoly Krasilnikov is de wetenschap in het huidige ontwikkelingsstadium niet in staat om een veilige en volledig functionerende thermonucleaire reactor van zo'n klein formaat te ontwerpen.
Als argument noemde hij het feit dat vandaag geëerde kernfysici uit de VS, China, de EU-landen, Rusland, Japan, India en Zuid-Korea aan het internationale ITER-project werken, maar zelfs de knapste koppen van de moderne wetenschap, samengebracht, hopen in het beste geval in 2023 het eerste plasma van ITER te krijgen. Tegelijkertijd is er zelfs geen sprake van compactheid van het prototype van de reactor.
Natuurlijk zal in de toekomst de mogelijkheid om een kleine plant te ontwikkelen duidelijk worden, maar dat zal de komende jaren niet gebeuren. Terwijl Lockheed Martin zegt over een jaar een echt model van de reactor te kunnen laten zien. En dat is natuurlijk moeilijk te geloven, aangezien de ingenieurs van het bedrijf afzonderlijk van andere wetenschappers aan een project van dit niveau werken. Anatoly Krasilnikov is ervan overtuigd dat de beloften van Lockheed Martin-vertegenwoordigers om een prototype te laten zien, bij beloften zullen blijven.
Hij merkt op dat vooraanstaande ingenieurs al meer dan twaalf jaar werken aan de totstandkoming van de eerste thermonucleaire reactor, en dit proces omvat een verplichte uitwisseling van ervaringen. Tegelijkertijd komen kansrijke ontwikkelingen en ontwikkelingen beschikbaar voor andere wetenschappers. De doorbraak van de specialisten, waarvan niemand iets wist, lijkt sterk overdreven. Hoogstwaarschijnlijk streeft het geen wetenschappelijke doelen na, maar commerciële. Ze willen de aandacht trekken, extra financiële middelen aantrekken en hun uitspraken zijn een reclamecampagne.
Evgeny Velikhov, president van het Kurchatov Institute, sprak nog scherper over het Amerikaanse project en becommentarieerde het nieuws dat verscheen met de woorden "Lockheed Martin's fantasy". Hij heeft geen informatie over enig echt succes bij de oprichting van een compacte thermonucleaire reactor door de specialisten van het Amerikaanse bedrijf, dat door feiten zou worden ondersteund. Volgens Evgeny Velikhov is niemand ter wereld op de hoogte van de Amerikaanse uitvinding, behalve het Amerikaanse bedrijf zelf, belangrijke technische details van het project zijn niet bekendgemaakt, maar de golf van discussie in de media is al gestegen.
