Sa kumperensya ng Google Solve for X noong Pebrero, isang dating empleyado ng Lockheed Martin ang gumawa ng sorpresang anunsyo. Inihayag niya na ang pangkat ng mga siyentipiko sa ilalim ng kanyang pamumuno ay malapit na sa epektibong paglutas ng isa sa pinakamahirap na problema ng modernong pisika - ang paglulunsad at pagpapanatili ng isang kinokontrol na thermonuclear fusion reaction (CNF). Bukod dito, nilalayon ng research team na bumuo ng isang prototype ng isang compact 100 MW reactor pagsapit ng 2017 - panoorin ang video.

Ang pagtatanghal ay ginawa ni Charles Chase, na nagtrabaho bilang isang inhinyero at pinuno ng departamento sa Advanced Development Department ng Lockheed Martin. Ang secret bureau ay opisyal na tinatawag na Advanced Development Project division. Sa mundo, mas kilala ito sa ilalim ng kakaibang pangalang Skunk works, na natanggap nito noong dekada sisenta dahil sa hilig ng mga empleyado para sa isang nakakatawang komiks tungkol sa lihim na recipe para sa moonshine mula sa mga skunks. Nakakuha pa nga ang bureau ng kaukulang emblem, na makikita sa lahat ng slide.

Sa kabila ng mapaglarong pangalan, ang mga napakaseryosong proyekto ay binuo sa loob ng mga dingding ng kawanihan. Kabilang sa mga ito ay ang SR-71 Blackbird strategic supersonic reconnaissance aircraft, ang F-117 Night Hawk tactical strike aircraft, ang RQ-170 Sentinel UAV, isang dosenang iba pang stealth aircraft at ang Sea Shadow vessel.

Nagtapos si Charles Chase sa Unibersidad ng California sa Berkeley. Nagtapos siya sa Faculty of Electronics and Computer Science noong 1985 at nagtrabaho para sa Lockheed Martin mula 1986 hanggang 2004. Sa kasalukuyan, siya ay isang co-founder ng pribadong kumpanya na CBH Technologies, ngunit sa panahon ng pagtatanghal, siya at ang mga pag-unlad na tinawag niya ay patuloy na nakilala sa Lockheed Martin.

Ayon kay Charles, sa pagsisikap na lutasin ang problema ng CTS, ang mga pisiko ay gumagalaw sa maling direksyon sa loob ng kalahating siglo. Naniniwala siya na ang mga tokamak ay walang hinaharap, at nagsasalita nang may malaking pagdududa tungkol sa proyekto ng ITER.

Kasabay nito, ang alternatibong diskarte na iminumungkahi niya ay inilarawan lamang sa pinaka-pangkalahatang mga termino at nag-aambag ng higit pang mga pagdududa. Binanggit sa panimula na 1.3 bilyong tao sa mundo ay wala pa ring permanenteng access sa kuryente. Pagsapit ng 2050, magdodoble ang mga kasalukuyang pangangailangan, na magreresulta sa pagtatayo ng libu-libong bagong power plant, kung saan walang sapat na gasolina.

Lumipat si Charles mula sa dramatikong bahagi patungo sa optimistiko. Ang slide ay nagpapakita ng kilalang reaksyon ng deuterium at tritium nuclei, na humahantong sa pagbuo ng isang helium nucleus at isang libreng neutron.

Deuterium + Tritium Reaction (slide mula sa presentasyon ni Charles Chase)

Ang problema ng sapilitan na radyaktibidad mula sa neutron radiation ay hindi lamang pinatahimik - ang tagapagsalita ay nagpahayag ng zero emissions at ang kumpletong kawalan ng radiation hazard.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay inilarawan nang malabo. Binanggit ang radiofrequency irradiation ng deuterium gas at ng tritium, ang pinagmulan nito ay lithium. Ang energy yield ng reaksyon ay tinatantya sa 17.6 MeV (reference value). Gayunpaman, patuloy na nakikipagtalo si Charles na parang halos lahat ng enerhiya na ito ay nasa pagtatapon ng mamimili dahil sa kanyang pag-install. Nagbabanggit pa siya ng mga tukoy na petsa kung kailan ang "halos hindi mauubos" na pinagmumulan ng enerhiya ay malawakang magagamit.

Samantala, upang simulan ang reaksyon (pati na rin upang mapanatili ito), isang malaking halaga ng enerhiya ang unang kinakailangan. Upang maging positibo ang huling balanse, hindi bababa sa tatlong pangunahing kondisyon ang dapat matugunan. Ito ay kinakailangan upang makamit ang isang mataas na temperatura ng plasma (higit sa 100 milyong K), ang kakayahang panatilihin ito sa isang estado ng ultrahigh density para sa isang sapat na oras, at ang teknikal na kakayahang magamit ang inilabas na enerhiya.

Tungkol sa unang dalawang kundisyon, sinabi lamang ni Charles na ang bagong reaktor ay gumagamit ng ibang pagsasaayos ng magnetic field. Ano nga ba ang kakaiba sa kanya? Bakit ito ay mas mahusay kaysa sa tokamaks at stellarators? Walang sagot. Ang tagapagsalita ay ganap na tinatanggal ang ikatlong kondisyon, na tumutukoy sa mga klasikal na pamamaraan ng paggamit ng thermal energy. Upang ilagay ito nang mahinahon, ang mga ito ay hindi masyadong epektibo.

Kapag pinupuna ang tokamaks, gumagamit si Charles ng hindi napapanahong data at hindi binanggit ang H-mode na natuklasan noong 1982. Sa mode na "high fashion" (walang kinalaman ang Paris dito), ang pagkawala ng enerhiya sa tokamaks ay nababawasan ng isang kadahilanan ng dalawa o higit pa. Ang ganitong paraan ng pagpapatakbo ng mga stellarator ay nagbibigay ng isang pakinabang lamang ng isang ikatlo, ngunit ano ang mga resulta ng pangkat ng Chase?

Nakakagulat na ang tagapagsalita ay handa nang pangalanan ang mga tiyak na halaga at termino nang hindi ipinapahiwatig kung paano sila kinakalkula sa pangkalahatan. Halimbawa, ang slide ay nagpapakita ng isang trak na may 100 MW reactor na naka-install dito. Ito ay isang paglalarawan ng antas ng Futurama. Sa susunod na slide, ang purple spot ay may label na "Eksperimento T4. Bagong configuration ng magnetic field".

Sa bibig, komento ni Charles na ito ay bahagi ng isang silid na halos isang metro ang lapad at dalawang metro ang haba (corktron?), kung saan "makikita mo ang plasma." Sa isang patas na dami ng imahinasyon sa abstraction na ito, maaari mong makita ang anumang bagay.

Ang kumpiyansa sa paglikha ng isang gumaganang prototype sa apat na taon at pag-abot sa antas ng industriya sa isa pang sampung taon ay nagpapahiwatig ng isang mataas na antas ng kahandaan sa proyekto sa ngayon. Karaniwan, maaari itong hatulan ng maraming mga publikasyong pang-agham na nakatiis ng malubhang pagpuna mula sa mga kasamahan.

Ayon sa mga artikulo ng iba't ibang taon, masusubaybayan ng isa ang unti-unting pag-unlad ng pananaliksik sa laboratoryo at ang ebolusyon ng pilot plant. Ang mga tokamaks na pinuna sa pagtatanghal at ang proyekto ng ITER ay mayroong lahat ng ito, ngunit ang "eksperimentong T4" ni Charles Chase ay wala. Ang katotohanan na ang talumpati sa isang malawak na madla ay ginawa bago ang talakayan na may positibong resulta sa mga pang-agham na bilog ay nagpapaalala sa atin.

Ang mga inhinyero ng Espanyol ay nakabuo ng isang prototype ng isang environment friendly na inertial plasma confinement fusion reactor na gumagamit ng nuclear fusion sa halip na fission. Sinasabing ang pag-imbento ay makabuluhang makatipid sa gasolina at maiwasan ang polusyon sa kapaligiran.

Si Jose González Diez, isang propesor sa Polytechnic University of Madrid, ay nag-patent ng isang reactor na gumagamit ng isotope ng hydrogen, na maaaring ihiwalay sa tubig, bilang gasolina, na nagbibigay-daan sa makabuluhang pagtitipid sa produksyon ng kuryente. Ang synthesis sa reactor ay nagaganap sa pamamagitan ng laser radiation na 1000 MW.

Sa loob ng maraming taon, pinag-aralan ang nuclear fusion upang magbigay ng alternatibo sa nuclear fission sa mga tuntunin ng kaligtasan at mga benepisyong pinansyal. Gayunpaman, ngayon ay walang isang solong fusion reactor para sa produksyon ng tuluy-tuloy na mataas na boltahe na de-koryenteng enerhiya. Ang isang halimbawa ng isang natural na thermonuclear reactor ay ang Araw, kung saan ang plasma na pinainit sa napakalaking temperatura ay pinananatili sa isang estado ng mataas na density.

Bilang bahagi ng proyekto ng Fusion Power, lumikha si González Diez ng isang prototype fusion reactor na may inertial plasma confinement. Ang synthesis chamber ng reactor ay maaaring iakma sa uri ng gasolina na ginamit. Ang mga posibleng reaksyon sa teorya ay maaaring deuterium-tritium, deuterium-deuterium o hydrogen-hydrogen reactions.

Ang mga sukat ng silid, pati na rin ang hugis nito, ay maaaring iakma depende sa uri ng gasolina. Bilang karagdagan, posible na baguhin ang hugis ng panlabas at panloob na kagamitan, ang uri ng coolant, atbp.

Ayon sa Candidate of Physical and Mathematical Sciences na si Boris Boyarshinov, ang mga proyekto upang lumikha ng isang thermonuclear reactor ay ipinatupad sa loob ng apatnapung taon.

"Mula noong 70s, ang problema ng kinokontrol na thermonuclear fusion ay talamak, ngunit sa ngayon maraming mga pagtatangka upang lumikha ng isang thermonuclear reactor ay hindi nagtagumpay. Ang trabaho sa kanyang imbensyon ay isinasagawa pa rin at, malamang, ay malapit nang makoronahan ng tagumpay, "sabi ni G. Boyarshinov.

Si Vladimir Chuprov, pinuno ng programa ng enerhiya sa Greenpeace Russia, ay may pag-aalinlangan tungkol sa ideya ng paggamit ng thermonuclear fusion.

"Ito ay malayo sa isang ligtas na proseso. Kung ang isang "kumot" ng uranium-238 ay inilagay sa tabi ng isang thermonuclear reactor, ang lahat ng mga neutron ay maa-absorb ng shell na ito at ang uranium-238 ay magiging plutonium-239 at 240. Mula sa isang pang-ekonomiyang punto ng view, kahit na ang thermonuclear fusion maaaring ipatupad at ilagay sa komersyal na operasyon, ang gastos nito ay hindi kayang bayaran ng lahat ng bansa, kung dahil lamang sa mga napakahusay na tauhan ang kailangan upang serbisyo ang prosesong ito, "sabi ng ecologist.

Ayon sa kanya, ang pagiging kumplikado at mataas na halaga ng mga teknolohiyang ito ay ang hadlang na ang anumang proyekto ay matitisod, kahit na ito ay maganap sa teknikal na antas. "Ngunit kahit na matagumpay, ang pinakamataas na naka-install na kapasidad ng mga fusion plant sa pagtatapos ng siglo ay magiging 100 GW, na halos 2% ng kung ano ang kakailanganin ng sangkatauhan. Bilang resulta, hindi malulutas ng thermonuclear fusion ang pandaigdigang problema,” sigurado si Mr. Chuprov.

“Si Lockheed Martin ay nagsimulang bumuo ng isang compact fusion reactor... Sinasabi ng website ng kumpanya na ang unang prototype ay itatayo sa isang taon. Kung ito ay magiging totoo, sa isang taon ay mabubuhay tayo sa isang ganap na naiibang mundo," ito ang simula ng isa sa "Attic". Tatlong taon na ang lumipas mula nang mailathala ito, at ang mundo ay hindi gaanong nagbago mula noon.

Ngayon, sa mga reactor ng mga nuclear power plant, ang enerhiya ay nabuo sa pamamagitan ng pagkabulok ng mabibigat na nuclei. Sa mga thermonuclear reactor, ang enerhiya ay nakukuha sa panahon ng proseso ng pagsasanib ng nuclei, kung saan ang nuclei ng isang mas maliit na masa ay nabuo kaysa sa kabuuan ng mga orihinal, at ang "nalalabi" ay nawawala sa anyo ng enerhiya. Ang mga basura mula sa mga nuclear reactor ay radioactive, at ang kanilang ligtas na pagtatapon ay isang malaking sakit ng ulo. Ang mga fusion reactor ay walang ganitong disbentaha, at gumagamit din ng malawak na magagamit na mga panggatong tulad ng hydrogen.

Mayroon lamang silang isang malaking problema - ang mga disenyong pang-industriya ay wala pa. Ang gawain ay hindi madali: para sa mga reaksiyong thermonuclear ay kinakailangan upang i-compress ang gasolina at painitin ito hanggang sa daan-daang milyong degree - mas mainit kaysa sa ibabaw ng Araw (kung saan ang mga thermonuclear na reaksyon ay natural na nangyayari). Mahirap makamit ang ganoong kataas na temperatura, ngunit posible, ang gayong reaktor lamang ay kumonsumo ng mas maraming enerhiya kaysa sa ginagawa nito.

Gayunpaman, mayroon pa rin silang napakaraming potensyal na pakinabang na, siyempre, hindi lamang Lockheed Martin ang kasangkot sa pag-unlad.

ITER

Ang ITER ang pinakamalaking proyekto sa lugar na ito. Ang European Union, India, China, Korea, Russia, United States at Japan ay nakikilahok dito, at ang reaktor mismo ay itinayo sa France mula noong 2007, kahit na ang kasaysayan nito ay mas malalim sa nakaraan: Reagan at Gorbachev ay sumang-ayon sa paglikha noong 1985. Ang reactor ay isang toroidal chamber, isang "donut", kung saan ang plasma ay hawak ng mga magnetic field, kaya naman tinawag itong tokamak - pagkatapos rhoidal ka sukatin gamit ang ma bulok sa atushkas. Ang reactor ay bubuo ng enerhiya sa pamamagitan ng pagsasanib ng hydrogen isotopes - deuterium at tritium.

Plano na ang ITER ay makakatanggap ng 10 beses na mas maraming enerhiya kaysa sa natupok nito, ngunit hindi ito mangyayari sa lalong madaling panahon. Sa una, pinlano na ang reaktor ay magsisimulang gumana sa eksperimentong mode sa 2020, ngunit pagkatapos ay ang panahong ito ay ipinagpaliban sa 2025. Kasabay nito, ang produksyon ng pang-industriya na enerhiya ay magsisimula nang hindi mas maaga kaysa sa 2060, at posible lamang na maghintay para sa pagkalat ng teknolohiyang ito sa isang lugar sa pagtatapos ng ika-21 siglo.

Wendelstein 7-X

Ang Wendelstein 7-X ay ang pinakamalaking stellarator fusion reactor sa mundo. Niresolba ng stellarator ang problemang bumabagabag sa tokamaks - ang "pagkalat" ng plasma mula sa gitna ng torus hanggang sa mga dingding nito. Kung ano ang sinusubukang harapin ng tokamak gamit ang malakas na magnetic field nito, nilulutas ng stellarator ang kumplikadong hugis nito: yumuyuko ang plasma-holding magnetic field upang pigilan ang pagpasok ng mga naka-charge na particle.

Ang Wendelstein 7-X, gaya ng inaasahan ng mga tagalikha nito, ay makakapagtrabaho ng kalahating oras sa ika-21 taon, na magbibigay ng "tiket sa buhay" para sa ideya ng mga istasyon ng thermonuclear na may katulad na disenyo.

National Ignition Facility

Ang isa pang uri ng reactor ay gumagamit ng malalakas na laser upang i-compress at init ang gasolina. Sa kasamaang palad, ang pinakamalaking pag-install ng laser para sa pagkuha ng thermonuclear energy, ang American NIF, ay hindi makagawa ng mas maraming enerhiya kaysa sa kinokonsumo nito.

Alin sa lahat ng mga proyektong ito ang talagang "mag-alis", at kung alin ang magdurusa sa kapalaran ng NIF, ay mahirap hulaan. Ito ay nananatiling maghintay, umaasa at sundin ang mga balita: ang 2020s ay nangangako na maging isang kawili-wiling panahon para sa nuclear energy.

"Mga teknolohiyang nuklear" - isa sa mga profile ng NTI Olympiad para sa mga mag-aaral.

Ang mga siyentipiko mula sa Institute of Nuclear Physics ng Siberian Branch ng Russian Academy of Sciences (BINP SB RAS) ay nagnanais na lumikha ng isang gumaganang modelo ng isang thermonuclear reactor sa kanilang instituto. Ang publikasyong ito na "Sib.fm" ay sinabi ng pinuno ng proyekto, Doctor of Physical and Mathematical Sciences Alexander Ivanov.

Upang ilunsad ang proyektong "Development of Fundamentals and Technologies of Thermonuclear Energy of the Future", nakatanggap ang mga siyentipiko ng grant ng gobyerno. Sa kabuuan, ang mga siyentipiko ay mangangailangan ng halos kalahating bilyong rubles upang lumikha ng isang reaktor. Itatayo ng Institute ang pasilidad sa loob ng limang taon. Tulad ng iniulat, ang pananaliksik na may kaugnayan sa kinokontrol na thermonuclear fusion, sa partikular, plasma physics, ay isinagawa sa INP SB RAS sa loob ng mahabang panahon.

"Hanggang ngayon, kami ay nakikibahagi sa mga pisikal na eksperimento upang lumikha ng isang klase ng mga nuclear reactor na maaaring magamit sa mga reaksyon ng pagsasanib. Nakagawa kami ng progreso dito, at kami ay nahaharap sa gawain ng pagbuo ng isang prototype na thermonuclear station. Sa ngayon, naipon namin ang base at teknolohiya at ganap na handa na magsimula sa trabaho. Ito ay magiging isang full-scale na modelo ng reactor, na maaaring gamitin para sa pananaliksik o, halimbawa, para sa pagproseso ng radioactive waste. Mayroong maraming mga teknolohiya para sa paglikha ng naturang kumplikado. Ang mga ito ay bago at kumplikado at tumatagal ng ilang oras upang makabisado. Ang lahat ng mga gawain ng plasma physics na aming lulutasin ay may kaugnayan para sa pang-agham na komunidad ng mundo," sabi ni Ivanov.

Hindi tulad ng conventional nuclear energy, ang thermonuclear energy ay dapat gamitin ang enerhiya na inilabas sa panahon ng pagbuo ng mas mabibigat na nuclei mula sa mga light. Ang paggamit ng hydrogen isotopes - deuterium at tritium, ay inaasahang bilang gasolina, gayunpaman, ang INP SB RAS ay gagana lamang sa deuterium.

"Magsasagawa lamang kami ng mga simulation na eksperimento sa pagbuo ng elektron, ngunit ang lahat ng mga parameter ng reaksyon ay tumutugma sa mga tunay. Hindi rin kami gagawa ng kuryente - patunayan lang namin na ang reaksyon ay maaaring magpatuloy, na ang mga parameter ng plasma ay nakamit. Ang mga inilapat na teknikal na gawain ay ipapatupad sa iba pang mga reaktor, "sabi ni Yury Tikhonov, Deputy Director ng Institute for Research.

Ang mga reaksyon na kinasasangkutan ng deuterium ay medyo mura at may mataas na ani ng enerhiya, ngunit gumagawa sila ng mapanganib na neutron radiation.

"Sa mga kasalukuyang pag-install, ang temperatura ng plasma na 10 milyong degrees ay naabot na. Ito ay isang pangunahing parameter na tumutukoy sa kalidad ng reaktor. Umaasa kaming mapataas ang temperatura ng plasma sa bagong likhang reaktor ng dalawa o tatlong beses. Sa antas na ito, magagamit namin ang pag-install bilang isang neutron driver para sa isang power reactor. Batay sa aming modelo, maaaring malikha ang mga neutronless tritium-deuterium reactor. Sa madaling salita, gagawing posible ng mga installation na ginawa namin na lumikha ng neutron-free fuel,” paliwanag ni Alexander Bondar, isa pang Deputy Director for Research sa INP SB RAS.