Стабильный и компактный
Американская военно-промышленная корпорация Lockheed Martin получила в феврале 2018 года патент на создание мобильного термоядерного реактора.
Об этом накануне сообщили американские СМИ, ссылаясь на заявку на получение патента под названием «Инкапсулирующие магнитные поля для ограничения плазмы», опубликованную на сайте Ведомства по патентам и товарным знакам США.
В документе содержится общее описание компактного термоядерного реактора, способного уместиться в боевом самолёте или на корабле. Хотя энергия термоядерного синтеза — слияния ядер изотопов водорода (дейтерия и трития) — используется в так называемых водородных бомбах начиная с середины XX века, эффективно использовать её в мирных целях пока ни у кого не получалось.
Главный вопрос в том, как сделать управляемым термоядерный синтез, который позволит получить гораздо больше энергии, чем образуется в процессе деления тяжёлых ядер в реакторах современных АЭС. Десятилетия учёные разных стран бьются над этой проблемой, но пока не смогли создать установку, которую можно было бы использовать в промышленных или военных целях. Ни один из существующих термоядерных реакторов не производит энергии больше, чем потребляет. Кроме того, все они достаточно крупные.
«Основная проблема термоядерных реакторов — это неустойчивость, которая требует больших объёмов плазм. В маленьком объёме, то есть дёшево, пока что это никому не удавалось, — отметил в интервью RT Александр Бурдаков, заместитель директора по научной работе Института ядерной физики СО РАН. — Вторая проблема — это взаимодействие плазмы с поверхностью: удержание должно быть таким сильным, чтобы плазма не касалась стенки реактора».
В заявке на патент, поданной сотрудником Lockheed Martin Томасом Джоном Макгуайром, утверждается, что американцы близки к решению этой проблемы. В ней содержатся общие чертежи устройства термоядерного синтеза, построенного по принципу токамака — тороидальной камеры с магнитными катушками, где разогреваемые до состояния плазмы изотопы водорода удерживаются магнитным полем.
Отмечается, что в термоядерных реакторах, существующих в научных лабораториях, возникают проблемы удержания разогретых частиц, которые Макгуайр предлагает решать, используя специальную систему «магнитных зеркал». По его словам, разрабатываемое Lockheed Martin устройство «удерживает плазму внутри магнитосферы во многом так же, как это делает магнитное поле Земли».
«Инкапсулированные магнитные поля представленных устройств более мощные и менее нестабильные, а кроме того, и более компактные, что является значительным улучшением по сравнению с обычными системами», — утверждается в заявке на патент.
Термоядерное будущее
Lockheed Martin объявила о проекте создания компактного термоядерного реактора в 2014 году. Разработкой проекта занимается Skunk Works — подразделение компании, ответственное за приоритетные исследовательские программы. Однако первые патенты в области термоядерного синтеза, зарегистрированные на оборонную корпорацию и Томаса Джона Макгуайра, были оформлены ещё в 2013 году. Всего за это время компания подала восемь заявок в патентные ведомства США и ЕС, семь из которых были одобрены в 2013—2014 годах и только одна — в 2018 году.
В 2014-м предполагалось, что в 2015 году Skunk Works создаст прототип реактора, а в 2019-м можно будет уже получать энергию. Её, по мнению разработчиков, должно хватить на обеспечение работы энергетической установки авианосца или энергопитания города с населением 50 тыс. человек.
Среди других предложений американских оборонщиков — установка термоядерных двигателей на самолёты, что позволит авиатехнике летать круглый год без дозаправки, или использование термоядерного реактора для освоения дальнего космоса.
Lockheed Martin не единственная американская частная компания, планирующая создать компактный термоядерный реактор. Так, в марте 2018 года Массачусетский технологический институт заявил о разработке такой установки совместно с компанией Commonwealth Fusion Systems. Создать рабочий реактор планируется к 2032 году.
В 2017 году американские СМИ сообщили, что финансируемое Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) исследовательское бюро Princeton Satellite Systems работает над проектами компактных термоядерных реакторов, которые планируется использовать для создания ракетных энергетических установок.
Ещё одной разработкой в этой области занимается непосредственно само американское аэрокосмическое агентство. 30 марта 2018 года NASA сообщило, что работает над двигателем, использующим одновременно реакцию термоядерного синтеза и деления тяжёлых ядер радиоактивных изотопов, что позволит совершить полёт к Марсу менее чем за один месяц. Ранее полёты аппаратов к Красной планете занимали порядка 200 или более дней.
По словам Александра Бурдакова, несмотря на грандиозные проекты, стоит дождаться конкретных достижений в сфере термоядерного синтеза. «От заявлений до результатов в такой области очень далеко», — отмечает эксперт.
«Это частные компании, и это их рекламная работа, — подчеркнул учёный-ядерщик. — Есть магистральный путь, не такой впечатляющий, — это международный токамак ИТЭР и развитие других традиционных направлений, таких как стеллараторы, открытые ловушки, которыми занимаются в нашем институте. Это путь сложный, но, конечно, он приведёт к успеху».
Нельзя игнорировать
«Я думаю, что это в какой-то мере ответ на заявление нашего президента и достижения нашего ОПК», — прокомментировал в беседе с RT работы Lockheed Martin над термоядерным реактором руководитель Бюро военно-политического анализа Александр Михайлов.
Он подчеркнул, что работы над созданием российской гиперзвуковой ракеты с ядерным двигателем «Буревестник» начались довольно давно, как и исследования американцев в этой области, но России удалось опередить США.
«Для американцев это имиджевый удар, поэтому они давят на крупнейшие военные корпорации с требованием показать результат, — подчеркнул эксперт. — Штаты только пытаются достичь технологий, которыми мы уже обладаем».
Ракета же или самолёт с термоядерной установкой, с точки зрения имиджа, выглядят более совершенными по сравнению с российским ракетами с ядерными двигателями.
«Это попытки продемонстрировать, что они не отстают от русских», — утверждает политолог.
«При этом надо отнестись ко всем таким заявлениям очень серьёзно — это корпорация очень мощная, очень богатая, её бюджет сопоставим с несколькими бюджетами нашего Минобороны, — считает эксперт. — Как пример — $1 трлн, ушедших на создание бомбардировщика F-35».
По мнению Михайлова, несмотря на критику этого проекта, который в буквальном смысле дорого стоил Пентагону, американским оборонщикам всё-таки удалось на нём обкатать многие новые технические решения. Кроме того, в военной отрасли, по его словам, могут быть использованы и наработки космической индустрии.
Ранее, в 2017 году, Пентагон распорядился проанализировать программу по созданию истребителей-бомбардировщиков F-35. Истребитель уже установил антирекорд по затратам, став, как сообщает CNN, «самой дорогой боевой системой в истории». По данным Forbes, программа по созданию этих самолётов оценивается в $1,5 трлн.
Сейчас в США продолжаются работы над созданием атомного ракетного двигателя, использующего энергию разогретого обычным ядерным реактором газа, — формально под предлогом исследования космоса. В 2017 году NASA заключило контракт с фирмой BWXT Nuclear Energy на $18,8 млн с целью создания такого двигателя. Аналогичные космические проекты есть также в России и Китае.
Разработки боевого беспилотника с ядерным двигателем в 2008—2011 годах в Соединённых Штатах вели Сандийские национальные лаборатории Министерства энергетики США и корпорация Northrop Grumman. Как говорится в отчёте по проекту, исследователи «были удовлетворены результатами, но разочарованы тем, что политические реалии не позволят их использовать».
«Американцы также исследуют эти технологии, потому что за ними будущее, — пояснил Александр Михайлов. — Будущее за гиперзвуком, будущее за двигателями, которые могут работать в разы дольше, чем те двигатели, до уровня которых дошла сейчас оборонная промышленность. И это ещё одно подтверждение правильности оборонно-промышленного курса, взятого нашей страной, того, что мы сосредоточились именно на этих технологиях».