Просмотр кода страницы Термоядерный реактор Lockheed Martin

[[Файл:Lockheed Martin Skunkworks - Nuclear Fusion Project.jpg|right|thumb|250px|Чарльз Чейз и его команда из фирмы Lockheed разработали компактную конфигурацию термоядерного реактора]]
[[Файл:Lockheed Martin.svg|thumb|250px|right|Логотип Lockheed Martin]]

'''Компактный термоядерный реактор Lockheed Martin''', {{lang-en2|'''High beta fusion reactor'''}}, '''четвёртое поколение прототипа T4''' — проект, разработанный группой специалистов под руководством [[Чейз, Карл|Карла Чейза]] ({{lang-en|Charles Chase}}) в подразделении [[Skunk works]], специализирующемся на секретных разработках, компании [[Lockheed Martin]]. Проект представляет реализацию дизайна компактного тороида и предусматривает значительное сокращение сроков реализации проектов по [[термоядерный синтез|термоядерному синтезу]]. Впервые был представлен на форуме [[Google (компания)|Google]] {{iw|Solve for X}} 7 февраля 2013 года<ref>{{citation |url=http://www.fusenet.eu/node/400 |title=FuseNet: The European Fusion Education Network |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130506035703/http://www.fusenet.eu/node/400 |archivedate=2013-05-06 |url-status=live }} {{Wayback|url=http://www.fusenet.eu/node/400 |date=20130506035703 }}</ref>.

Планом компании Lockheed Martin является «создать и протестировать компактный термоядерный реактор менее чем за год и дальнейшее создание прототипа в течение пяти лет»<ref>{{cite news |last1=Shalal |first1=Andrea |title=Lockheed says makes breakthrough on fusion energy project |url=https://news.yahoo.com/lockheed-says-makes-breakthrough-fusion-energy-project-123840986--finance.html |accessdate=2014-10-15 |agency=Reuters |archivedate=2014-10-16 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20141016005324/http://news.yahoo.com/lockheed-says-makes-breakthrough-fusion-energy-project-123840986--finance.html }}</ref>.

== Описание ==
Ядерный синтез реализуется путём удаления электронов из атомов двух изотопов водорода: [[дейтерий|дейтерия]] и [[тритий|трития]], смешивания полученных атомных ядер и удержанием полученной плазмы в небольшом пространстве.

Затем плазму нагревают, чтобы ускорить движение ядер. Это необходимо потому, что оба ядра положительно заряжены и нужна большая скорость движения ядер, чтобы преодолеть электростатическое отталкивание и заставить ядра сталкиваться. При достаточно высокой скорости сталкивающихся ядер происходит синтез атома [[гелий|гелия]] и высокоэнергетичного нейтрона, энергия которого может быть удержана с помощью замедления нейтрона. Передача этой энергии к охлаждающей жидкости позволяет использовать его для выработки электроэнергии. Небольшое количество дейтерия и трития может сравниться по производительности с обычным ядерным реактором, но без ядерных отходов и с гораздо меньшим риском вредного излучения.<ref name=":1" />

Реактор называется '''High beta fusion reactor''' в честь бета-коэффициента, определяющего отношение давления плазмы и давления магнитного поля,
<math>\beta = \frac{p}{p_{mag}} = \frac{n k_B T}{(B^2/2\mu_0)}</math><ref>Wesson, J: «Tokamaks», 3rd edition page 115, Oxford University Press, 2004</ref>.

Компания называет несколько потенциальных применений для своего реактора:
* самолёты, корабли (заправка на длительный срок работы)
* производство электроэнергии без выбросов углекислого газа
* энергоснабжение городов, опреснение воды
* исследование космоса и удешевление космического транспорта

== Устройство ==
[[Файл:Basic Magnetic Mirror.jpg|thumb|250px|right|Устройство магнитного зеркала]]
Проект предусматривает удержание [[Плазма|плазмы]] с помощью [[магнитное зеркало|магнитного зеркала]]: магнитные поля высокой плотности отражают движущиеся частицы внутрь, в объём с низкой плотностью магнитных полей.<ref name=":0">{{Cite news|url = http://www.technologyreview.com/news/531836/does-lockheed-martin-really-have-a-breakthrough-fusion-machine/|title = Does Lockheed Martin Really Have a Breakthrough Fusion Machine?|last = Talbot|first = David|date = 2014-10-20|work = [[Technology Review]]|access-date = 2015-03|archivedate = 2015-03-19|archiveurl = https://web.archive.org/web/20150319163231/http://www.technologyreview.com/news/531836/does-lockheed-martin-really-have-a-breakthrough-fusion-machine/}}</ref>

«Локхид» ориентирована создать относительно небольшое устройство, размером сравнимым с обычным реактивным двигателем. Компания утверждает, что это позволит намного быстрее реализовать проект, так как каждая конструкция может быть произведена быстрее и значительно дешевле, чем в крупномасштабных проектах, таких как [[Joint European Torus]] или [[ИТЭР]].<ref name=":0" />

Используется два набора зеркал. Пара кольцевых зеркал находится внутри цилиндрического корпуса реактора с обоих концов. Другой набор зеркал окружает цилиндр реактора. Кольцевые магниты производят магнитное поля, известное как ''[[Диамагнетики|диамагнитное]] пике'', в котором магнитные силы быстро изменяют направление и сжимают ядра к средней точке между двумя кольцами. Поля же внешних магнитов прижимают ядра обратно к концам сосуда. Этот процесс известен как «рециркуляция».<ref name=":1" /> Показанный на картинке проект не является проектом Локхид Мартин, а представляет собой пробкотрон, также использующий эффект зеркала. В реакторе Локхид Мартин используется конфигурация касп. Обе эти конфигурации (касп и пробкотрон) были интенсивно изучены в 50-х — 70-х годах двадцатого века и отвергнуты. Основная проблема в том, что заряженная частица не испытывает никакой силы если летит вдоль магнитного поля. Эти частицы теряются сразу, улетая из ловушки. Проблема усугубляется тем, что изначально удерживаемые частицы сталкиваясь между собой тоже попадают в подобную ситуацию и теряются безвозвратно. В результате наиболее продвинутые установки используют замкнутые силовые линии ([[токамак]], [[стелларатор]], пинч с обращённым полем). За счёт этого температура была повышена в тысячи раз по сравнению с не замкнутыми силовыми линиями.

Одним из новшеств проекта является использование сверхпроводящих магнитов. Они позволяют создать сильные магнитные поля при меньших затратах энергии, чем обычные магниты. В проекте не предусматривается чистого тока, что как утверждает «Локхид», устраняет основной источник неустойчивости плазмы и улучшает удержание. Небольшой объём плазмы уменьшает энергию, необходимую для достижения синтеза. В рамках проекта планируется заменить микроволновые излучатели, которые нагревают плазму на обычные инжекторы пучка нейтральных частиц, в которых электрически нейтральные атомы дейтерия передают свою энергию плазме. Однажды начавшись, энергия от слияния частиц поддерживает необходимую температуру для последующих событий слияния. Отношение давления плазмы к давлению магнитного поля при этом на порядок выше, чем в токамаках.<ref name=":1" />

Вот некоторые другие характеристики термоядерного реактора:
* магнитное поле увеличивается, толкая плазму обратно;
* термоядерный реактор имеет очень мало открытых силовых линий;
* система нагревает плазму с помощью радиоволн.

Прототип планируется создать сначала размерами 1×2 метра, далее в коммерческих образцах отмасштабировать до размеров 2×2×4 метра.

; Задачи, подлежащие разрешению:
Кольцевые магниты требуют защиты от повреждающего нейтронного излучения плазмы. Температура плазмы должна достигать многих миллионов [[кельвин]]ов. Магниты должны быть охлаждены до температур чуть выше абсолютного нуля, чтобы поддерживать сверхпроводимость.<ref name=":1" />

Компонент «бланкет» (оболочка реактора) имеет две функции: он захватывает нейтроны и передаёт их энергию теплоносителю и заставляет нейтроны сталкиваются с атомами [[литий|лития]], превращая их в [[тритий]], используемый в качестве топлива для реактора. Вес бланкета является ключевым элементом для возможных применений реактора. Проект предполагает, что реактор может весить 300—1000 тонн.<ref name=":1" />

== История ==
Проект начался в 2010 году<ref name=":1">{{Cite news|url = http://www.theengineer.co.uk/news/news-analysis/new-details-on-compact-fusion-reveal-scale-of-challenge/1019393.article|title = New details on compact fusion reveal scale of challenge|last = Nathan|first = Stuart|date = 2014-10-22|work = The Engineer|access-date = 2015-03|archivedate = 2015-10-09|archiveurl = https://web.archive.org/web/20151009001828/http://www.theengineer.co.uk/news/news-analysis/new-details-on-compact-fusion-reveal-scale-of-challenge/1019393.article}}</ref>.

В октябре 2014 года Lockheed Martin объявила, что они будут пытаться создать компактный термоядерный реактор, размером 2,1х3 метра<ref>{{Cite web|lang=ru|url=https://www.vedomosti.ru/technology/articles/2014/10/16/lockheed-martin-cherez-god-sozdast-kompaktnyj-termoyadernyj|title=Lockheed Martin через год создаст компактный термоядерный реактор|website=Ведомости|access-date=2021-12-02|archive-date=2021-12-02|archive-url=https://web.archive.org/web/20211202192112/https://www.vedomosti.ru/technology/articles/2014/10/16/lockheed-martin-cherez-god-sozdast-kompaktnyj-termoyadernyj|url-status=live}}</ref>, который «может уместиться в кузове грузовика», мощностью 100 МВт. Этого достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией город с населением 80000 человек<ref>{{статья |издание={{Нп3|Aviation Week & Space Technology}} |заглавие=Fusion Frontier |автор=Norris, Guy |число=20 |месяц=10 |год=2014 }}</ref>.

Главным конструктором и техническим руководителем группы разработчиков компактного термоядерного реактора является [[Мак-Гир, Томас|Томас Мак-Гир]], сделавший ранее [[Кандидат наук|кандидатскую диссертацию]]<ref>{{citation |url=http://ssl.mit.edu/publications/theses/PhD-2007-McGuireThomas.pdf |title=Improved Lifetimes and Synchronization Behavior in Multi-grid Inertial Electrostatic Confinement Fusion Devices |date=Feb 2007 |publisher=MIT |archiveurl=https://web.archive.org/web/20130531052750/http://ssl.mit.edu/publications/theses/PhD-2007-McGuireThomas.pdf |archivedate=2013-05-31 |url-status=live }} {{Wayback|url=http://ssl.mit.edu/publications/theses/PhD-2007-McGuireThomas.pdf |date=20130531052750 }}</ref><ref>{{citation |url=http://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2008-4675 |title=Numerical Predictions of Enhanced Ion Confinement in a Multi-grid IEC Device |last1=McGuire |first1=Sedwick |work=44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit |date=2008-07-21 |access-date=2015-04-07 |archive-date=2019-12-31 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191231034342/http://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2008-4675 |url-status=dead }}</ref> на [[Фузор Фарнсуорта — Хирша|фузоре]] в [[Массачусетский технологический институт|Массачусетском технологическом институте]]<ref name="aw20141020">{{cite news |last1=Hedden |first1=Carole |title=Meet The Leader Of Skunk Works’ Compact Fusion Reactor Team |url=http://aviationweek.com/technology/meet-leader-skunk-works-compact-fusion-reactor-team |accessdate=2014-11-24 |work=[[Aviation Week & Space Technology]] |date=2014-10-20 |archivedate=2014-10-18 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20141018153950/http://aviationweek.com/technology/meet-leader-skunk-works-compact-fusion-reactor-team }}</ref>. 
Мак-Гир изучал термоядерный синтез в аспирантуре, в качестве возможного источника движения в космосе, в связи с планами [[НАСА]] сократить время путешествия [[полёт на Марс|на Марс]]<ref name="guyReac">{{citation |last1=Norris |first1=Guy |url=http://aviationweek.com/technology/skunk-works-reveals-compact-fusion-reactor-details |title=Skunk Works Reveals Compact Fusion Reactor Details |work=[[Aviation Week & Space Technology]] |date=2014-10-15 |accessdate=2014-10-18 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20141017164725/http://aviationweek.com/technology/skunk-works-reveals-compact-fusion-reactor-details |archivedate=2014-10-17 }} {{Wayback|url=http://aviationweek.com/technology/skunk-works-reveals-compact-fusion-reactor-details |date=20141016000601 }}</ref><ref name="guyHope">{{citation |last1=Norris |first1=Guy |url=http://aviationweek.com/blog/high-hopes-can-compact-fusion-unlock-new-power-space-and-air-transport |title=High Hopes – Can Compact Fusion Unlock New Power For Space And Air Transport? |work=[[Aviation Week & Space Technology]] |date=2014-10-14 |archivedate=2014-10-18 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20141018065452/http://aviationweek.com/blog/high-hopes-can-compact-fusion-unlock-new-power-space-and-air-transport |url-status=live }} {{Wayback|url=http://aviationweek.com/blog/high-hopes-can-compact-fusion-unlock-new-power-space-and-air-transport |date=20141018065452 }}</ref><ref name="hedLead">{{citation |last1=Hedden |first1=Carole |url=http://aviationweek.com/technology/meet-leader-skunk-works-compact-fusion-reactor-team Meet |title=The Leader Of Skunk Works’ Compact Fusion Reactor Team |work=[[Aviation Week & Space Technology]] |date=2014-10-20 |archivedate=2014-10-18 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20141018153950/http://aviationweek.com/technology/meet-leader-skunk-works-compact-fusion-reactor-team |url-status=live }} {{Wayback|url=http://aviationweek.com/technology/meet-leader-skunk-works-compact-fusion-reactor-team |date=20141018153950 }}</ref>.

«Локхид» подала заявку на три патента{{уточнить}}<!-- заявки публичны, можно не только номер, но и линк на pdf-->.
В 2013 году Lockheed Martin подала заявку на патент «Инкапсулирующие магнитные поля для удержания плазмы», которая поступила в Бюро по регистрации патентов и торговых марок США в апреле 2014 года<ref>{{Cite web|url=https://lenta.ru/news/2018/03/30/lm/|title=Lockheed Martin заподозрили в создании действующего термоядерного реактора|website=lenta.ru|access-date=2021-12-02|archive-date=2021-12-02|archive-url=https://web.archive.org/web/20211202191258/https://lenta.ru/news/2018/03/30/lm/|url-status=live}}</ref>.
В феврале 2018 года Lockheed Martin получила патент на «магнитный концентратор плазмы», из документа ясно, что речь идёт о компактном термоядерном реакторе, который по размеру сопоставим с обычным контейнером, позволяющем обеспечить электроэнергией порядка 80 тысяч домов<ref>{{Cite web|lang=ru|url=https://habr.com/ru/post/411371/|title=Lockheed Martin получила патент на портативный «магнитный концентратор плазмы»|website=Хабр|access-date=2021-12-02|archive-date=2021-12-02|archive-url=https://web.archive.org/web/20211202190249/https://habr.com/ru/post/411371/|url-status=live}}</ref><ref>{{Cite web|lang=en|url=https://patents.google.com/patent/US20180047462A1/en?oq=2018%2F0047462|title=Encapsulating Magnetic Fields for Plasma Confinement|access-date=2021-12-02|archive-date=2021-12-02|archive-url=https://web.archive.org/web/20211202190438/https://patents.google.com/patent/US20180047462A1/en?oq=2018%2F0047462|url-status=live}}</ref>.

; Планы:
Компания планирует отмасштабировать рабочий прототип{{какой}}{{прояснить}}<!-- уже готов? --> до готовой производственной модели в 2024 году и быть в состоянии к 2045 году обеспечивать в мире нагрузку 44 Тера-кВт-ч.<ref>[https://www.youtube.com/watch?v=UlYClniDFkM Lockheed Martin: Compact Fusion Research & Development] {{Wayback|url=https://www.youtube.com/watch?v=UlYClniDFkM |date=20150731231211 }} (видео на Youtube ), Oct 15, 2014</ref><ref>Фото: [http://www.theage.com.au/world/lockheed-skunk-works-developing-trucksized-fusion-reactor-20141016-116yzs.html October 16, 2014, www.theage.com.au: Lockheed Skunk Works developing truck-sized fusion reactor] {{Wayback|url=http://www.theage.com.au/world/lockheed-skunk-works-developing-trucksized-fusion-reactor-20141016-116yzs.html |date=20141111162718 }}</ref><ref>Иллюстрации: [http://aviationweek.com/technology/skunk-works-reveals-compact-fusion-reactor-details Oct 15, 2014, aviationweek.com: Skunk Works Reveals Compact Fusion Reactor Details] {{ref-en}}: "…The CFR will avoid these issues by tackling plasma confinement in a radically different way. Instead of constraining the plasma within tubular rings, a series of superconducting coils will generate a new magnetic-field geometry in which the plasma is held within the broader confines of the entire reaction chamber…Preliminary simulations and experimental results "have been very promising and positive, " McGuire says. «The latest is a magnetized ion confinement experiment, and preliminary measurements show the behavior looks like it is working correctly. We are starting with the plasma confinement, and that’s where we are putting most of our effort…», [https://web.archive.org/web/20141016000601/http://aviationweek.com/technology/skunk-works-reveals-compact-fusion-reactor-details backup]</ref><ref>[https://www.theguardian.com/environment/2014/oct/15/lockheed-breakthrough-nuclear-fusion-energy 15 October 2014, theguardian.com: Lockheed announces breakthrough on nuclear fusion energy] {{Wayback|url=https://www.theguardian.com/environment/2014/oct/15/lockheed-breakthrough-nuclear-fusion-energy |date=20160309174252 }} {{ref-en}}: «…Lockheed Martin Corp said on Wednesday it had made a technological breakthrough in developing a power source based on nuclear fusion, and the first reactors, small enough to fit on the back of a truck, could be ready for use in a decade…Ultra-dense deuterium, an isotope of hydrogen, is found in the earth’s oceans, and tritium is made from natural lithium deposits. It said future reactors could use a different fuel and eliminate radioactive waste completely…Lockheed said it had shown it could complete a design, build and test it in as little as a year, which should produce an operational reactor in 10 years, McGuire said…»</ref>

== Критика ==
Профессор физики и директор [[Culham Centre for Fusion Energy|национальной лаборатории синтеза Великобритании]] Стивен Коули (''Steven Cowley'') призвал к более точным данным, отметив, что современная парадигма мышления в термоядерных исследованиях «чем больше, тем лучше». На других установках термоядерного синтеза показатели улучшаются в 8 раз при увеличении линейных размеров реактора в два раза<ref name=cowl>{{citation |author=McGarry, Brendan |url=http://defensetech.org/2014/10/16/scientists-skeptical-of-lockheeds-fusion-breakthrough/ |title=Scientists Skeptical of Lockheed’s Fusion Breakthrough |work=DefenseTech' |date=2014-10-16 |accessdate=2014-10-23 |archive-date=2015-04-26 |archive-url=https://web.archive.org/web/20150426185314/http://defensetech.org/2014/10/16/scientists-skeptical-of-lockheeds-fusion-breakthrough/ |url-status=dead }}</ref>.

== См. также ==
* [[Joint European Torus|JET]] (Joint European Torus)
* [[ITER]]
* {{iw|Large Helical Device}}
* [[National Ignition Facility]]
* [[Z-Машина]]
<!-- * [[Wendelstein 7-X]]-->
== Примечания ==
{{примечания}}

== Ссылки ==
* [http://www.lockheedmartin.com/us/products/compact-fusion.html Сайт проекта] Lockheed Martin: Compact Fusion. {{ref-en}}
* [http://www.popmech.ru/science/49223-lockheed-martin-obeshchaet-sozdat-kompaktnyy-termoyadernyy-reaktor/  Lockheed Martin обещает создать компактный термоядерный реактор] // [[Популярная механика]]
* [http://www.computerra.ru/108905/compact-fusion-sun-on-the-earth  Lockheed Martin T4 и другие попытки создать Солнце на Земле] // [[Компьютерра]]
* [http://www.3dnews.ru/903738  Lockheed Martin сообщает о прорыве в области управляемого термоядерного синтеза] // [[3DNews Daily Digital Digest]]
* [http://hi-news.ru/science/kompaktnyj-termoyadernyj-reaktor-ot-lockheed-martin-mozhet-izmenit-mir-navsegda.html/ КОМПАКТНЫЙ ТЕРМОЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР ОТ LOCKHEED MARTIN МОЖЕТ ИЗМЕНИТЬ МИР НАВСЕГДА] // hi-news.ru
* [https://tass.ru/nauka/1512511  Учёные РФ: сообщение Lockheed Martin о прорыве в области термоядерного синтеза — фантазия] // [[ТАСС]]
* [http://top.rbc.ru/business/16/10/2014/543f913dcbb20f7658404aa2  Lockheed заявила о разработке компактного термоядерного реактора] // [[РБК]]
* [http://geektimes.ru/post/240326/  Lockheed заявила о прорыве в сфере ядерного синтеза] // geektimes.ru
* [https://expert.ru/russian_reporter/2014/42/termoyadernaya-batarejka/  Термоядерная батарейка] // [[Эксперт (журнал)|Эксперт]], 2014
* [http://www.gazeta.ru/science/2014/10/16_a_6262825.shtml  Реактор залезает в кузов] // [[Газета.ру]], 2014
* [https://lenta.ru/news/2014/10/16/lockheed/  Lockheed Martin сообщила о прорыве в термоядерной энергетике] // [[Лента.ру]], окт 2014
* [http://www.lookatme.ru/mag/live/concept/208483-boom  Нефть не нужна: Как термоядерный реактор попадёт в грузовик] // lookatme.ru
* [http://www.sciencedebate2008.com/compact-fusion-reactor-from-lockheed-martin/  Компактный термоядерный реактор от Lockheed Martin] // sciencedebate2008.com
* {{youtube|id=UlYClniDFkM|title=Lockheed Martin Compact Fusion}}
* {{youtube|id=JAsRFVbcyUY|title=Solve for X: Charles Chase on energy for everyone}}

{{Ядерная технология}}

[[Категория:Управляемый термоядерный синтез]]
[[Категория:Холодный термояд]]
[[Категория:Альтернативная энергетика]]
[[Категория:Lockheed Martin Corporation]]