Lockheed Martin получила патент на портативный "магнитный концентратор плазмы"

Компания Lockheed Martin без особого шума получила патент на устройство, по размеру не превышающее обычный контейнер, но позволяющее обеспечить энергией около 80 тысяч домов. В патенте идет речь о «магнитном концентраторе плазмы», но это, насколько можно понять, на самом деле портативный термоядерный реактор. Пока что есть только патент, с чертежами и описанием, а рабочей установки компания не представила. Тем не менее, существует далеко не нулевая вероятность того, что все это окажется действительностью и Lockheed Martin покажет свое изобретение уже в скором будущем.

Патент датирован 15 февраля 2018 года. Вся эта история началась в 2013 году, а в 2014 представители Lockheed Martin дали знать, что работают над подобного рода устройством. Тогда ученый по имени Томас Макгуайр, глава Compact Fusion Project, заявил о намерении завершить разработку в течение пяти лет. В 2013 году он заявил о намерении получить рабочий прототип через пять лет, а через десять — наладить промышленное производство таких систем. Skunk Works, занимающееся проектом, является подразделением Lockheed Martin.

По словам Макгуайра, он читал все, что можно, что имело отношение к термоядерному реактору. В результате у него сформировалась в голове идея, как можно все прочитанные идеи совместить, преобразовать во что-то качественно новое. В принципе, Макгуайр обладает необходимой квалификацией для работы в сфере термоядерной энергии. Макгуайр сделал кандидатскую диссертацию на фузоре в Массачусетском технологическом институте. Он изучал термоядерный синтез в аспирантуре, в качестве возможного источника движения в космосе, в связи с планами НАСА сократить время путешествия на Марс. В начале 2000-х он решил создать гибридное устройство, которое лишено проблем, характерных для большинства систем-прототипов термоядерных реакторов. Все сказанное выше, может показаться шуткой, но представители Lockheed Martin действительно говорили о термоядерном реакторе еще в 2014 году.

Информации о термоядерной энергии и установках, которые ее способны производить, огромное количество. Начиная с 20-х годов прошлого века ученые пытаются представить, как должна выглядеть и функционировать термоядерная установка, реактор, создавая концептуальные прототипы устройств. Все они огромные и очень дорогие. Например, International Thermonuclear Experimental Reactor, над созданием которого международное сообщество работает во Франции, стоит около $50 млрд, а его вес составляет примерно 23 000 тон. Реактор должен быть готов где-то к 2021 году.

Интереснее всего то, что Гуайр работает с концепцией токамака. Модифицированной, но все же концепцией. Токамак (тороидальная камера с магнитными катушками) — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза. Соответствующую конструкцию системы впервые предложили в Советском Союзе еще в 1950-х годах, после чего советские ученые начали активно работать над созданием термоядерной установки. Тогда казалось, что до создания работающего термоядерного реактора остаются считанные годы. Ну, может, лет 10-20. Но нет, понадобилось гораздо больше времени для того, чтобы создать хотя бы более-менее рабочий прототип системы, способной генерировать и удерживать плазму сколь-нибудь значимое время (доли секунды). У токамаков есть техническое ограничение на удержание плазмы в силу относительно невысокого «магнитного давления».

Токамаки могут справиться лишь с определенным количеством плазмы, которое получило собственное название — бета-лимит. Портативная установка от Lockheed Martin удерживает магнитную плазму при помощи магнитного зеркала. Магнитные поля высокой плотности при этом отражают движущиеся частицы внутрь, где достаточно низкая плотность магнитных полей. Компания ориентирована на создание относительно небольшого устройства, размер которого сравним с обычным реактивным двигателем. По мнению представителей корпорации, ее идея позволяет быстрее добиться появления и распространения термоядерных реакторов, чем в случае реализации таких крупномасштабных проектов, как Joint European Torus или ИТЭР.

Для работы магнитного зеркала используется два набора «зеркал». Первый находится внутри цилиндрического корпуса реактора с обоих его концов. Другой набор окружает цилиндр реактора. Кольцевые магниты производят «диамагнитное пике», особую форму магнитного поля. Внутри него магнитные силы быстро изменяют направление, сжимая ядра к средней точке между двумя кольцами. Поля внешних магнитов прижимают ядра обратно к концам сосуда. Такой процесс известен в качестве «рециркуляции».

Один из новых элементов в конструкции такого рода устройств — сверхпроводящие магниты, которые позволяют создавать сильные магнитные поля при меньших затратах энергии, чем обычные магниты. Причем в проекте не предусматривается чистый ток, что как считает Lockheed, убирает основной источник неустойчивости плазмы и улучшает удержание. Небольшой объем плазмы при этом уменьшает энергию, которая нужна для достижения синтеза. В рамках проекта планируется заменить микроволновые излучатели, нагревающие плазму на обычные инжекторы пучка нейтральных частиц, где электрически нейтральные атомы дейтерия передают свою энергию плазме. В подобного рода установках расчетное давление плазмы к давлению магнитного поля примерно на порядок выше, чем в токамаках.

Естественно, такая установка, если она окажется работоспособной, полностью изменит не только энергетическую инфраструктуру цивилизации, но и изменит само человечество, которое получит практически неиссякаемый источник энергии. Примерно 11 кг топлива (дейтерий и тритий) хватит установке для того, чтобы работать целый год без остановки. Устройство сможет вырабатывать в течение года около 100 МВт.

Реактор будет достаточно мощным для того, чтобы снабдить энергией целый авианосец или город с населением 50-100 тыс. человек. Может быть, именно такая установка наконец-то сделает дорогу к Марсу возможной, причем она сократит время путешествия благодаря возможности ускорить ракету. На основе таких реакторов можно будет придумать все, что угодно. Они смогут снабжать человечество энергией на Луне или Марсе, давать безлимитные объемы электричества на Земле.

Летательные аппараты будут ограничены лишь объемами воды, еды и других компонентов, которые необходимы для поддержания жизни команды. Топлива хватит на многие годы работы. Если же говорить о беспилотных аппаратах, то они смогут летать вообще годами, не говоря уже о спутниках и других системах. Такие беспилотники смогут вести мониторинг за обширными площадями суши и моря, усложняя проникновение нарушителей в прибрежные воды каких-либо государств.

Можно представить себе грузовики, которые оснащены такой установкой. Им не нужно будет топливо и ездить по дорогам они смогут годами, особенно если это будут беспилотные грузовики, над созданием которых сейчас работают представители автопрома.

И это будет практически чистая энергия, которая не окажет негативного влияния на окружающую среду. Ни радиации, ни вредных соединений термоядерные реакторы не дают. На основе термоядерных реакторов можно будет обеспечивать энергией школы, больницы, государственные учреждения. Дейтерий и тритий, топливо для реакторов такого типа, достать можно будет без проблем. Каменный уголь, газ, нефть — все это уйдет в прошлое. Где-то горючие ископаемые будут использоваться, но на замену всему этому придет термояд. Небольшой ректор позволит восстановить энергоснабжение в городе любой страны, отрезанного от мира из-за катастрофы (землетрясение, наводнение, война и т.п.).

Конечно, осталось дело за малым — понять, когда же компания выпустит свои реакторы, если вообще выпустит. Проблема в том, что Lockheed Martin — не первая и даже не вторая компания, которая пытается создать работающую термоядерную установку. Ранее все подобные попытки заканчивались ничем, хотя многие проекты и обсуждались, причем весьма активно. Может быть, это просто «гипотетический» патент, который предусматривает возможность создания определенной технологии. Подозрение в том, что компания не имеет готовой разработки, вызывает то, что у правительства США есть право закрывать патенты для общественного ознакомления если они несут угрозу национальной безопасности, но «портативный термояд» находится в открытом доступе. Возможных проблем с патентом и самой технологией можно представить много, так что кажется странным, что США ничего не стали предпринимать по поводу закрытия патента, если разработка все же имеется.

С другой стороны, Skunk Works может действительно что-то иметь «за душой», и именно поэтому подразделение пытается понемногу давать о себе знать, чтобы презентация технологии, если она будет, прошла с помпой. Представители компании давали комментарии разного рода СМИ, говоря, что технология постепенно развивается. Может быть, это действительно так, поскольку сама компания весьма авторитетная, слова на ветер представители Lockheed Martin не бросают.

Ну а учитывая то, что Макгуайр в 2014 году говорил о пятилетнем сроке разработки, вероятность того, что нечто новое вскоре будет показано, ненулевая. Хотелось бы надеяться, что компания действительно изобрела нечто, что сможет изменить наше будущее в лучшую сторону. Осталось лишь подождать лишь опровержения или подтверждения слухов и подозрений.