Pada konferensi Google Solve for X pada bulan Februari, seorang mantan karyawan Lockheed Martin membuat pengumuman mengejutkan. Dia mengumumkan bahwa tim ilmuwan di bawah kepemimpinannya hampir secara efektif memecahkan salah satu masalah fisika modern yang paling sulit - meluncurkan dan mempertahankan reaksi fusi termonuklir terkendali (CNF). Selain itu, tim peneliti bermaksud untuk membangun prototipe reaktor kompak 100 MW pada 2017 - tonton videonya.

Presentasi dibuat oleh Charles Chase, yang bekerja sebagai insinyur dan kepala departemen di Departemen Pengembangan Lanjutan Lockheed Martin. Biro rahasia secara resmi disebut divisi Proyek Pengembangan Lanjutan. Di dunia, itu lebih dikenal dengan nama aneh karya Skunk, yang diterimanya pada tahun enam puluhan karena hasrat karyawan untuk komik lucu tentang resep rahasia minuman keras dari sigung. Biro bahkan mendapat lambang yang sesuai, yang dapat dilihat di semua slide.

Meskipun namanya main-main, proyek yang sangat serius dikembangkan di dalam dinding biro. Diantaranya adalah pesawat pengintai supersonik strategis SR-71 Blackbird, pesawat serang taktis F-117 Night Hawk, UAV Sentinel RQ-170, selusin pesawat siluman lainnya dan kapal Sea Shadow.

Charles Chase lulus dari University of California di Berkeley. Ia lulus dari Fakultas Elektronika dan Ilmu Komputer pada 1985 dan bekerja untuk Lockheed Martin dari 1986 hingga 2004. Saat ini, dia adalah salah satu pendiri perusahaan swasta CBH Technologies, tetapi selama presentasi, dia dan pengembangan yang dia panggil terus diidentifikasi dengan Lockheed Martin.

Menurut Charles, dalam upaya memecahkan masalah CTS, fisikawan telah bergerak ke arah yang salah selama setengah abad. Dia percaya bahwa tokamaks tidak memiliki masa depan, dan berbicara dengan keraguan besar tentang proyek ITER.

Pada saat yang sama, pendekatan alternatif yang dia usulkan dijelaskan hanya dalam istilah yang paling umum dan menimbulkan lebih banyak keraguan. Pendahuluan menyebutkan bahwa 1,3 miliar orang di dunia masih belum memiliki akses listrik permanen. Pada tahun 2050, kebutuhan yang ada akan berlipat ganda, yang mengakibatkan pembangunan ribuan pembangkit listrik baru, yang bahan bakarnya tidak cukup.

Charles bergerak dari bagian dramatis ke bagian optimis. Slide menunjukkan reaksi terkenal dari inti deuterium dan tritium, yang mengarah pada pembentukan inti helium dan neutron bebas.

Reaksi Deuterium + Tritium (slide dari presentasi oleh Charles Chase)

Masalah radioaktivitas induksi dari radiasi neutron tidak hanya dibungkam - pembicara menyatakan nol emisi dan tidak adanya bahaya radiasi sama sekali.

Prinsip operasi dijelaskan secara samar. Disebutkan terbuat dari penyinaran frekuensi radio gas deuterium dan tritium, yang sumbernya adalah litium. Hasil energi reaksi diperkirakan sebesar 17,6 MeV (nilai referensi). Namun, Charles terus berargumen seolah-olah hampir semua energi ini tersedia untuk konsumen karena pemasangannya. Dia bahkan menyebutkan tanggal tertentu kapan sumber energi yang "hampir tidak ada habisnya" akan tersedia secara besar-besaran.

Sementara itu, untuk memulai reaksi (serta mempertahankannya), pada awalnya diperlukan sejumlah besar energi. Agar saldo akhir menjadi positif, setidaknya tiga syarat utama harus dipenuhi. Hal ini diperlukan untuk mencapai suhu plasma yang tinggi (lebih dari 100 juta K), kemampuan untuk mempertahankannya dalam keadaan kepadatan sangat tinggi untuk waktu yang cukup, dan kemampuan teknis untuk memanfaatkan energi yang dilepaskan.

Tentang dua kondisi pertama, Charles hanya mengatakan bahwa reaktor baru menggunakan konfigurasi medan magnet yang berbeda. Apa sebenarnya yang berbeda dari dia? Mengapa lebih baik daripada tokamaks dan stellarator? Tidak ada Jawaban. Pembicara sepenuhnya menolak kondisi ketiga, mengacu pada metode klasik pemanfaatan energi panas. Secara halus, mereka tidak terlalu efektif.

Ketika mengkritik tokamaks, Charles menggunakan data usang dan tidak menyebutkan mode-H yang ditemukan pada tahun 1982. Dalam mode "mode tinggi" (Paris tidak ada hubungannya dengan itu), kehilangan energi di tokamaks dikurangi dengan faktor dua atau lebih. Mode operasi stellarator seperti itu hanya memberikan keuntungan sepertiga, tetapi apa hasil dari tim Chase?

Mengejutkan bahwa pembicara siap menyebutkan nilai dan istilah tertentu tanpa menunjukkan bagaimana mereka dihitung secara umum. Misalnya, slide menunjukkan sebuah truk dengan reaktor 100 MW terpasang di atasnya. Ini adalah ilustrasi tingkat Futurama. Pada slide berikutnya, titik ungu diberi label "Eksperimen T4. Konfigurasi baru medan magnet”.

Secara lisan, Charles berkomentar bahwa ini adalah bagian dari ruang dengan diameter sekitar satu meter dan panjang dua meter (corktron?), di mana "Anda dapat melihat plasma." Dengan imajinasi yang cukup dalam abstraksi ini, Anda dapat melihat apa saja.

Keyakinan dalam menciptakan prototipe kerja dalam empat tahun dan mencapai tingkat industri dalam sepuluh tahun lagi menyiratkan tingkat kesiapan proyek yang tinggi saat ini. Biasanya hal itu bisa dinilai dari banyaknya publikasi ilmiah yang mendapat kritikan serius dari rekan-rekan.

Menurut artikel dari tahun yang berbeda, seseorang dapat melacak kemajuan bertahap penelitian laboratorium dan evolusi pabrik percontohan. Tokamak yang dikritik dalam presentasi dan proyek ITER memiliki semua ini, tetapi "eksperimen T4" Charles Chase tidak. Fakta bahwa pidato kepada khalayak luas dilakukan sebelum diskusi dengan hasil positif di kalangan ilmiah membuat kita waspada.

Insinyur Spanyol telah mengembangkan prototipe reaktor fusi kurungan plasma inersia ramah lingkungan yang menggunakan fusi nuklir alih-alih fisi. Diklaim bahwa penemuan ini akan secara signifikan menghemat bahan bakar dan menghindari pencemaran lingkungan.

Jose González Diez, seorang profesor di Universitas Politeknik Madrid, telah mematenkan reaktor yang menggunakan isotop hidrogen, yang dapat diisolasi dari air, sebagai bahan bakar, yang memungkinkan penghematan yang signifikan dalam produksi listrik. Sintesis di dalam reaktor berlangsung dengan cara radiasi laser sebesar 1000 MW.

Selama bertahun-tahun, fusi nuklir telah dipelajari untuk memberikan alternatif bagi fisi nuklir dalam hal keamanan dan keuntungan finansial. Namun, saat ini tidak ada reaktor fusi tunggal untuk produksi energi listrik tegangan tinggi terus menerus. Contoh reaktor termonuklir alami adalah Matahari, di dalamnya plasma yang dipanaskan hingga suhu yang sangat tinggi disimpan dalam kepadatan tinggi.

Sebagai bagian dari proyek Fusion Power, González Diez menciptakan reaktor fusi prototipe dengan kurungan plasma inersia. Ruang sintesis reaktor dapat disesuaikan dengan jenis bahan bakar yang digunakan. Secara teoritis kemungkinan reaksi dapat berupa deuterium-tritium, deuterium-deuterium atau hidrogen-hidrogen.

Dimensi ruang, serta bentuknya, dapat disesuaikan tergantung pada jenis bahan bakar. Selain itu, dimungkinkan untuk mengubah bentuk peralatan eksternal dan internal, jenis pendingin, dll.

Menurut Calon Ilmu Fisika dan Matematika Boris Boyarshinov, proyek untuk membuat reaktor termonuklir telah dilaksanakan selama empat puluh tahun.

“Sejak tahun 70-an, masalah fusi termonuklir terkontrol telah menjadi akut, tetapi sejauh ini banyak upaya untuk membuat reaktor termonuklir tidak berhasil. Pengerjaan penemuannya masih dilakukan dan, kemungkinan besar, akan segera dimahkotai dengan kesuksesan, ”kata Boyarshinov.

Vladimir Chuprov, kepala program energi di Greenpeace Rusia, skeptis tentang gagasan menggunakan fusi termonuklir.

“Ini jauh dari proses yang aman. Jika Anda menempatkan "selimut" uranium-238 di sebelah reaktor termonuklir, maka semua neutron akan diserap oleh cangkang ini dan uranium-238 akan berubah menjadi plutonium-239 dan 240. Dari sudut pandang ekonomi, bahkan jika fusi termonuklir dapat diimplementasikan dan dioperasikan secara komersial, biayanya sedemikian rupa sehingga tidak setiap negara mampu membelinya, jika hanya karena personel yang sangat kompeten diperlukan untuk melayani proses ini,” kata ahli ekologi.

Menurutnya, kompleksitas dan biaya tinggi dari teknologi ini merupakan batu sandungan yang akan dihadapi oleh setiap proyek, bahkan jika itu terjadi pada tingkat teknis. “Tetapi bahkan jika berhasil, kapasitas terpasang maksimum pabrik fusi pada akhir abad ini akan menjadi 100 GW, yaitu sekitar 2% dari yang dibutuhkan umat manusia. Akibatnya, fusi termonuklir tidak menyelesaikan masalah global,” Mr. Chuprov yakin.

“Lockheed Martin telah memulai pengembangan reaktor fusi kompak… Situs web perusahaan mengatakan bahwa prototipe pertama akan dibangun dalam setahun. Jika ini ternyata benar, dalam setahun kita akan hidup di dunia yang sama sekali berbeda," ini adalah awal dari salah satu "Loteng". Tiga tahun telah berlalu sejak penerbitannya, dan dunia tidak banyak berubah sejak saat itu.

Saat ini, di reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir, energi dihasilkan oleh peluruhan inti berat. Dalam reaktor termonuklir, energi diperoleh selama proses fusi inti, di mana inti dengan massa yang lebih kecil terbentuk daripada jumlah yang asli, dan "residu" hilang dalam bentuk energi. Limbah dari reaktor nuklir bersifat radioaktif, dan pembuangannya yang aman sangat memusingkan. Reaktor fusi tidak memiliki kelemahan ini, dan juga menggunakan bahan bakar yang tersedia secara luas seperti hidrogen.

Mereka hanya memiliki satu masalah besar - desain industri belum ada. Tugasnya tidak mudah: untuk reaksi termonuklir perlu mengompresi bahan bakar dan memanaskannya hingga ratusan juta derajat - lebih panas daripada di permukaan Matahari (di mana reaksi termonuklir terjadi secara alami). Sulit untuk mencapai suhu setinggi itu, tetapi mungkin saja, hanya reaktor seperti itu yang mengkonsumsi lebih banyak energi daripada yang dihasilkannya.

Namun, mereka masih memiliki begitu banyak potensi keuntungan yang, tentu saja, tidak hanya Lockheed Martin yang terlibat dalam pengembangan.

ITU

ITER adalah proyek terbesar di area ini. Uni Eropa, India, Cina, Korea, Rusia, Amerika Serikat, dan Jepang berpartisipasi di dalamnya, dan reaktor itu sendiri telah dibangun di Prancis sejak 2007, meskipun sejarahnya jauh lebih dalam ke masa lalu: Reagan dan Gorbachev menyetujuinya. pembuatan tahun 1985. Reaktor adalah ruang toroidal, "donat", di mana plasma ditahan oleh medan magnet, itulah sebabnya disebut tokamak - kemudian berbentuk bulat ka mengukur dengan ibu busuk ke atushka. Reaktor akan menghasilkan energi dengan fusi isotop hidrogen - deuterium dan tritium.

Direncanakan ITER akan menerima energi 10 kali lebih banyak daripada yang dikonsumsi, tetapi ini tidak akan segera terjadi. Awalnya, reaktor itu direncanakan akan mulai beroperasi dalam mode eksperimental pada tahun 2020, tetapi kemudian periode ini ditunda hingga 2025. Pada saat yang sama, produksi energi industri akan dimulai tidak lebih awal dari tahun 2060, dan hanya mungkin menunggu penyebaran teknologi ini di suatu tempat pada akhir abad ke-21.

Wendelstein 7-X

Wendelstein 7-X adalah reaktor fusi bintang terbesar di dunia. Stellarator memecahkan masalah yang menghantui tokamaks - "penyebaran" plasma dari pusat torus ke dindingnya. Apa yang tokamak coba hadapi dengan medan magnetnya yang kuat, stellarator memecahkannya dengan bentuknya yang kompleks: medan magnet penahan plasma membengkok untuk menghentikan gangguan partikel bermuatan.

Wendelstein 7-X, seperti yang diharapkan penciptanya, akan dapat bekerja selama setengah jam di tahun ke-21, yang akan memberikan "tiket kehidupan" untuk gagasan stasiun termonuklir dengan desain serupa.

Fasilitas Pengapian Nasional

Reaktor jenis lain menggunakan laser yang kuat untuk mengompres dan memanaskan bahan bakar. Sayangnya, instalasi laser terbesar untuk memperoleh energi termonuklir, NIF Amerika, tidak dapat menghasilkan lebih banyak energi daripada yang dikonsumsinya.

Manakah dari semua proyek ini yang benar-benar akan “lepas landas”, dan mana yang akan mengalami nasib NIF, sulit diprediksi. Masih menunggu, berharap, dan mengikuti berita: tahun 2020-an menjanjikan waktu yang menarik bagi energi nuklir.

"Teknologi nuklir" - salah satu profil Olimpiade NTI untuk anak sekolah.

Para ilmuwan dari Institut Fisika Nuklir Cabang Siberia dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia (BINP SB RAS) bermaksud untuk membuat model kerja reaktor termonuklir di institut mereka. Publikasi ini "Sib.fm" kata kepala proyek, Doktor Ilmu Fisika dan Matematika Alexander Ivanov.

Untuk meluncurkan proyek "Pengembangan Fundamental dan Teknologi Energi Termonuklir Masa Depan", para ilmuwan menerima hibah pemerintah. Secara total, para ilmuwan akan membutuhkan sekitar setengah miliar rubel untuk membuat reaktor. Institut akan membangun fasilitas tersebut dalam lima tahun. Seperti diberitakan, penelitian terkait fusi termonuklir terkendali, khususnya fisika plasma, sudah lama dilakukan di INP SB RAS.

“Sampai sekarang, kami telah terlibat dalam eksperimen fisik untuk membuat kelas reaktor nuklir yang dapat digunakan dalam reaksi fusi. Kami telah membuat kemajuan dalam hal ini, dan kami dihadapkan dengan tugas membangun stasiun termonuklir prototipe. Sampai saat ini, kami telah mengumpulkan basis dan teknologi dan sepenuhnya siap untuk mulai bekerja. Ini akan menjadi model reaktor skala penuh, yang dapat digunakan untuk penelitian atau, misalnya, untuk pengolahan limbah radioaktif. Ada banyak teknologi untuk membuat kompleks seperti itu. Mereka baru dan kompleks dan membutuhkan waktu untuk dikuasai. Semua tugas fisika plasma yang akan kita selesaikan relevan untuk komunitas ilmiah dunia,” kata Ivanov.

Tidak seperti energi nuklir konvensional, energi termonuklir seharusnya menggunakan energi yang dilepaskan selama pembentukan inti yang lebih berat dari yang ringan. Penggunaan isotop hidrogen - deuterium dan tritium, dipertimbangkan sebagai bahan bakar, namun, INP SB RAS hanya akan bekerja dengan deuterium.

“Kami hanya akan melakukan eksperimen simulasi dengan pembangkitan elektron, tetapi semua parameter reaksi akan sesuai dengan yang sebenarnya. Kami juga tidak akan menghasilkan listrik - kami hanya akan membuktikan bahwa reaksi dapat berlangsung, bahwa parameter plasma telah tercapai. Tugas teknis yang diterapkan akan diterapkan di reaktor lain,” kata Yury Tikhonov, Wakil Direktur Institute for Research.

Reaksi yang melibatkan deuterium relatif murah dan menghasilkan energi tinggi, tetapi menghasilkan radiasi neutron yang berbahaya.

“Di instalasi yang ada, suhu plasma sudah mencapai 10 juta derajat. Ini adalah parameter kunci yang menentukan kualitas reaktor. Kami berharap dapat meningkatkan suhu plasma di reaktor yang baru dibuat dua atau tiga kali lipat. Pada level ini, kita akan dapat menggunakan instalasi sebagai penggerak neutron untuk reaktor daya. Berdasarkan model kami, reaktor tritium-deuterium tanpa neutron dapat dibuat. Dengan kata lain, instalasi yang kami buat akan memungkinkan terciptanya bahan bakar bebas neutron,” jelas Alexander Bondar, Deputi Direktur Riset lainnya di INP SB RAS.