Lockheed Martin fúziós reaktor

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. december 21-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 4 szerkesztést igényelnek .

A Lockheed Martin kompakt fúziós reaktor , a High béta fúziós reaktor , a T4 prototípus negyedik generációja egy olyan projekt , amelyet Charles Chase  vezette szakembercsoport dolgozott ki a Lockheed Martin titkos fejlesztésére szakosodott Skunk üzemi  részlegében . A projekt egy kompakt toroid kialakítás megvalósítását jelenti, és jelentős mértékben csökkenti a fúziós projektek végrehajtásának időkeretét . Először a Google Solve for X fórumon mutatták be 2013. február 7-én [1] .

A Lockheed Martin terve az, hogy " egy kompakt fúziós reaktort kevesebb mint egy éven belül megalkotnak és tesztelnek, és öt éven belül folytatják a prototípus elkészítését " [2] .

Történelem

A projekt 2010-ben indult [3] . 2013-ban a Lockheed Martin szabadalmi kérelmet nyújtott be "Encapsulating Magnetic Fields for Plasma Containment" címmel, amelyet 2014 áprilisában nyújtottak be az Egyesült Államok Szabadalmi és Védjegyhivatalához [4] .

2014 októberében a Lockheed Martin bejelentette, hogy megpróbálnak építeni egy kompakt, 2,1 x 3 méteres [5] fúziós reaktort , amely „elférne egy teherautó hátuljában”, 100 MW kapacitással. Ez elegendő egy 80 000 lakosú város áramellátásához [6] .

A kompakt fúziós reaktort fejlesztő csapat főtervezője és műszaki vezetője Thomas McGuire , aki korábban Ph.D. disszertációját [7] [8] készítette a fusorról az MIT -n . [9] McGuire a posztgraduális iskolában tanulmányozta a fúziót, mint lehetséges hajtóerőforrást az űrben a NASA Marsra való utazási idejének lerövidítésére vonatkozó terveivel kapcsolatban [10] [11] [12] .

2018 februárjában a Lockheed Martin szabadalmat kapott egy „mágneses plazmakoncentrátorra”, a dokumentumból egyértelműen kiderül, hogy egy kompakt fúziós reaktorról beszélünk, amely méretében egy hagyományos konténerhez hasonlítható, amely lehetővé teszi, hogy kb. 80 ezer lakás [13] [14] .

Cím

A reaktort High béta fúziós reaktornak nevezik a béta együttható tiszteletére, amely meghatározza a plazmanyomás és a mágneses térnyomás arányát,

[15] .

Szintézis

A magfúzió úgy valósul meg, hogy két hidrogénizotóp – a deutérium és a trícium – atomjairól eltávolítják az elektronokat , összekeverik a keletkező atommagokat, és a keletkező plazmát kis helyen tartják.

A plazmát ezután felmelegítik, hogy felgyorsítsák a magok mozgását. Erre azért van szükség, mert mindkét atommag pozitív töltésű, és az atommagok nagy mozgási sebességére van szükség az elektrosztatikus taszítás leküzdéséhez és az atommagok ütközésének kényszerítéséhez. Az ütköző atommagok kellően nagy sebességénél szintetizálódik egy héliumatom és egy nagyenergiájú neutron, amelyek energiája a neutron lassításával megtartható. Ennek az energiának a hűtőfolyadékba való átvitele lehetővé teszi, hogy azt elektromos áram előállítására használják fel. Kis mennyiségű deutérium és trícium ugyanolyan termelékeny lehet, mint egy hagyományos atomreaktor, de nukleáris hulladék nélkül, és sokkal kisebb a káros sugárzás kockázata. [3]

Eszköz

A projekt magában foglalja a plazma mágneses tükörrel történő lezárását . A nagy sűrűségű mágneses mezők a mozgó részecskéket befelé, alacsony mágneses térsűrűségű térfogatba verik vissza. [16]

A Lockheed egy viszonylag kicsi, körülbelül egy hagyományos sugárhajtómű méretű eszköz megépítésére összpontosít. A vállalat azt állítja, hogy ez lehetővé teszi a projekt sokkal gyorsabb kivitelezését, mivel minden terv gyorsabban és lényegesen alacsonyabb költséggel készülhet el, mint a nagyszabású projektek, például a Joint European Torus vagy az ITER . [16]

Két készlet tükröt használnak. A hengeres reaktortartály belsejében mindkét végén egy pár gyűrű alakú tükör található. A reaktor hengerét egy másik tükör veszi körül. A gyűrűmágnesek olyan mágneses teret hoznak létre, amelyet diamágneses csúcsnak neveznek, amelyben a mágneses erők gyorsan irányt változtatnak, és a két gyűrű közötti felezőpont felé összenyomják az atommagokat. A külső mágnesek mezői visszanyomják az atommagokat az ér végéhez. Ezt a folyamatot „újrahasznosításnak” nevezik. [3] A képen látható projekt nem Lockheed Martin projekt, hanem egy tükörhatást is használó corktron. A Lockheed Martin reaktor csúcsos konfigurációt használ. Mindkét konfigurációt (csúcs- és tükörcella) intenzíven tanulmányozták a huszadik század 50-70-es éveiben, és elutasították. A fő probléma az, hogy egy töltött részecske nem ér semmilyen erőt, ha mágneses térben repül. Ezek a részecskék azonnal elvesznek, amint elhagyják a csapdát. A problémát súlyosbítja, hogy a kezdetben tartott, egymással ütköző részecskék is hasonló helyzetbe kerülnek, és örökre elvesznek. Ennek eredményeként a legfejlettebb telepítések zárt erővonalakat alkalmaznak (tokamak, stellarátor, mező-fordított szorítás). Ennek köszönhetően a hőmérséklet több ezerszeresére nőtt a nem zárt erővonalakhoz képest.

A projekt egyik újítása a szupravezető mágnesek alkalmazása. Lehetővé teszik erős mágneses mezők létrehozását, kevesebb energiával, mint a hagyományos mágnesek. A kialakítás nem tartalmaz tiszta áramot, ami a Lockheed állítása szerint eltávolítja a plazma instabilitás egyik fő forrását, és javítja az elszigetelést. A plazma kis térfogata csökkenti a fúzió eléréséhez szükséges energiát. A projekt részeként a plazmát melegítő mikrohullámú emittereket a tervek szerint hagyományos semleges részecskenyaláb injektorokra cserélik, amelyekben elektromosan semleges deutérium atomok adják át energiájukat a plazmának. Ha elindult, a részecskefúzióból származó energia fenntartja a szükséges hőmérsékletet a következő fúziós eseményekhez. A plazmanyomás és a mágneses térnyomás aránya egy nagyságrenddel nagyobb, mint a tokamakban. [3]

Íme néhány további jellemzője a fúziós reaktornak:

A tervek szerint a prototípust először 1x2 méteres méretekkel készítik el, majd kereskedelmi mintákban 2x2x4 méteresre méretezik.

Megoldandó feladatok

A gyűrűs mágnesek védelmet igényelnek a plazma káros neutronsugárzásától. A plazma hőmérsékletének el kell érnie a sok millió kelvint . A mágneseket az abszolút nulla feletti hőmérsékletre kell hűteni a szupravezetés fenntartása érdekében. [3]

A takaróelemnek (reaktorhéjnak) két funkciója van: befogja a neutronokat és energiájukat átadja a hűtőközegnek, és a neutronokat lítiumatomokkal ütközteti, tríciummal alakítva őket , amelyet a reaktor üzemanyagaként használnak. A takaró súlya kulcsfontosságú eleme a lehetséges reaktoralkalmazásoknak. A projekt azt feltételezi, hogy a reaktor tömege 300-1000 tonna is lehet. [3]

Tervek

A vállalat azt tervezi, hogy 2024-ben egy működő prototípust kész gyártási modellre méretez, és 2045-re világszerte 44 Tera-kWh energiát tudna biztosítani. [17] [18] [19] [20]

Szabadalmak

A Lockheed három szabadalomért folyamodott[ adja meg ] .

Lehetséges alkalmazások

A cég több lehetséges alkalmazást is megnevez reaktorának:

Kritika

Steven Cowley ,  a fizika professzora és az Egyesült Királyság Nemzeti Fúziós Laboratóriumának igazgatója pontosabb adatok megadását kérte, megjegyezve, hogy a fúziós kutatás jelenlegi paradigmája a "több, annál jobb". Más termonukleáris fúziós létesítményeknél a mutatók 8-szorosára javulnak, miközben a reaktor lineáris méretei kétszeresére nőnek [21] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ FuseNet: The European Fusion Education Network , < http://www.fusenet.eu/node/400 > Archivált : 2013. május 6. a Wayback Machine -nél 
  2. ↑ A Lockheed szerint áttörést hoz a fúziós energia projektben . Az eredetiből archiválva : 2014. október 16. Letöltve: 2014. október 15.
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 Nathan, Stuart . A kompakt fúzióval kapcsolatos új részletek feltárják a kihívás mértékét , The Engineer  (2014. október 22.). Az eredetiből archiválva : 2015. október 9. Letöltve: 2015. április 7.
  4. ↑ A Lockheed Martint azzal gyanúsítják, hogy működő fúziós reaktort épít . lenta.ru . Letöltve: 2021. december 2. Az eredetiből archiválva : 2021. december 2.
  5. ↑ A Lockheed Martin egy éven belül kompakt fúziós reaktort hoz létre . Vedomosti . Letöltve: 2021. december 2. Az eredetiből archiválva : 2021. december 2.
  6. ↑ Norris, Guy. Fusion Frontier // Aviation Week & Space Technology. - 2014. - október 20.
  7. ↑ Javított élettartam és szinkronizálási viselkedés több rácsos, inerciális elektrosztatikus elzárású fúziós eszközökben , MIT, 2007. febr. , < http://ssl.mit.edu/publications/theses/PhD-2007-McGuireThomas.pdf 3, atved . a Wayback Machine 
  8. ↑ McGuire, Sedwick (2008. július 21.), Numerical Predictions of Enhanced Ion Confinement in a Multi-grid IEC Device , < http://arc.aiaa.org/doi/abs/10.2514/6.2008-4675 > Archivált 2019. december 31. a Wayback Machine 
  9. ↑ Ismerje meg a Skunk Works Compact Fusion Reactor Team vezetőjét , az Aviation Week & Space Technology rendezvényét  (2014. október 20.). Az eredetiből archiválva : 2014. október 18. Letöltve: 2014. november 24.
  10. ↑ Norris, Guy (2014. október 15.), Skunk Works Reveals Compact Fusion Reactor Details , < http://aviationweek.com/technology/skunk-works-reveals-compact-fusion-reactor-details > . Letöltve: 2014. október 18. Archiválva : 2014. október 16. a Wayback Machine -nél 
  11. ↑ Norris, Guy (2014. október 14.), High Hopes – A Compact Fusion új erőt nyithat az űr- és légiközlekedésben? , < http://aviationweek.com/blog/high-hopes-can-compact-fusion-unlock-new-power-space-and-air-transport > Archivált : 2014. október 18. a Wayback Machine -nél 
  12. ↑ Hedden, Carole (2014. október 20.), Ismerje meg a Skunk Works Compact Fusion Reactor Team vezetőjét , < http://aviationweek.com/technology/meet-leader-skunk-works-compact-fusion-reactor-team Meet> Archiválva : 2014. október 18. a Wayback Machine -nál 
  13. ↑ A Lockheed Martin szabadalmat kapott a hordozható "mágneses plazmakoncentrátorra" . Habr . Letöltve: 2021. december 2. Az eredetiből archiválva : 2021. december 2.
  14. ↑ Mágneses mezők tokozása  plazmazáráshoz . Letöltve: 2021. december 2. Az eredetiből archiválva : 2021. december 2.
  15. ↑ Wesson, J: "Tokamaks", 3. kiadás, 115. oldal, Oxford University Press, 2004
  16. ↑ 12 Talbot , David . A Lockheed Martin valóban áttörő fúziós géppel rendelkezik? , Technológiai Szemle  (2014. október 20.). Az eredetiből archiválva : 2015. március 19. Letöltve: 2015. április 7.
  17. ↑ Youtube: Lockheed Martin: Compact Fusion Research & Development Archiválva : 2015. július 31. a Wayback Machine -nél (videó), 2014. október 15.
  18. ↑ Fotó: 2014. október 16., www.theage.com.au: A Lockheed Skunk Works teherautó méretű fúziós reaktort fejleszt. Archiválva : 2014. november 11. a Wayback Machine -nél
  19. ↑ Illusztrációk: 2014. október 15., aviationweek.com: A Skunk Works bemutatja a kompakt fúziós reaktor részleteit  : "…A CFR úgy fogja elkerülni ezeket a problémákat, hogy radikálisan más módon kezeli a plazmazáródást. Ahelyett, hogy a plazmát csöves gyűrűkön belül korlátozná, számos A szupravezető tekercsek új mágneses tér geometriát fognak létrehozni, amelyben a plazma a teljes reakciókamra tágabb határain belül marad… Az előzetes szimulációk és a kísérleti eredmények „nagyon ígéretesek és pozitívak” – mondja McGuire. „A legújabb egy mágnesezett ion bezárási kísérlet, és az előzetes mérések azt mutatják, hogy a viselkedés úgy tűnik, hogy megfelelően működik .
  20. ↑ 2014. október 15. , theguardian.com: A Lockheed áttörést jelentett be a nukleáris fúziós energia terén  Azt mondta, hogy a jövőbeni reaktorok más fűtőanyagot használhatnak, és teljesen kiküszöbölhetik a radioaktív hulladékot… A Lockheed azt mondta, hogy bebizonyította, hogy akár egy év alatt is el tudja végezni a tervezést, megépíteni és tesztelni, és 10 éven belül működőképes reaktort kell készítenie – mondta McGuire… »
  21. ↑ McGarry, Brendan (2014. október 16.), Scientists Skeptical of Lockheed's Fusion Breakthrough , < http://defensetech.org/2014/10/16/scientists-skeptical-of-lockheeds-fusion-breakthrough/ > . Letöltve: 2014. október 23. Archiválva : 2015. április 26. a Wayback Machine -nél 

Linkek