يستعد المختبر الأمريكي Skunk Works في عام 2024 لتقديم نسخة متسلسلة من مفاعل نووي حراري ، والذي يمكن نظريًا تغيير وجه كل الطاقة الحديثة في العالم. يُذكر أن مفاعل الاندماج الجديد بحجم شاحنة 100 ميغاواط سيكون مفيدًا على كوكبنا وفي الفضاء. كشفت شركة Lockheed Martin الأمريكية مؤخرًا عن تفاصيل مشروعها الجديد T4 لتطوير مفاعل اندماج قوي ومضغوط CFR (يُطلق عليه اسم مفاعل الاندماج المضغوط). يُذكر أنه يتم إنشاء هذه التكنولوجيا المتقدمة في مختبر Skunk Works المتخصص في التطورات العسكرية السرية. لذلك ، ليس من المستغرب عدم معرفة أي شيء عن المشروع لفترة طويلة.
فقط في عام 2013 ، فتحت الشركة حجاب السرية على مشروع T4 الخاص بها ، لتخبرنا عن وجودها. الآن أصبح الجمهور على دراية ببعض التفاصيل المتعلقة بنظام الطاقة الجديد. تتعهد شركة لوكهيد مارتن بأن يتم تصنيع النموذج الأولي النهائي للمفاعل الجديد بواسطتهم في غضون 5 سنوات ، وستبدأ عينات الإنتاج الأولى في العمل خلال عقد من الزمان. يُذكر أنه ، على عكس النماذج الأولية الحديثة لمفاعلات الاندماج ، سيكون مفاعل CFR أقوى 20 مرة وأكثر إحكاما بعشر مرات.
قامت شركة لوكهيد مارتن بتجربة التكنولوجيا النووية خلف أبواب مغلقة على مدار الستين عامًا الماضية ، لكنها قررت الآن الإعلان عنها من أجل جذب شركاء من القطاعين العام والخاص. جدير بالذكر أن الخبراء يربطون هذه "الهواية" لأحد أكبر موردي البنتاغون بالطاقة البديلة بحقيقة أن الولايات المتحدة منخرطة في خفض الإنفاق العسكري.
تعد شركة Lockheed Martin حاليًا واحدة من أكبر الشركات في العالم المتخصصة في إنتاج مجموعة متنوعة من المعدات العسكرية والفضائية. توظف الشركة أكثر من 113 ألف شخص ، وقدرت مبيعاتها في عام 2013 وحده بـ 45.4 مليار دولار. منذ منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، تعمل شركة لوكهيد مارتن على تطوير المركبة الفضائية القابلة لإعادة الاستخدام أوريون ، والتي ستنقل الأشخاص والبضائع إلى محطة الفضاء الدولية والقمر وربما الكوكب الأحمر في المستقبل.
يعد تجهيز مركبة فضائية بتركيب نووي حراري مدمج فكرة مغرية إلى حد ما. في الوقت نفسه ، تعتبر المفاعلات النووية الحديثة باهظة الثمن وضخمة الحجم. على سبيل المثال ، المشروع الأكثر شهرة في هذا المجال ، مشروع البحث والتطوير ITER ، بسعة متوقعة تبلغ 500 ميجاوات ، يكلف حوالي 50 مليار دولار. في نفس الوقت يبلغ ارتفاعها أكثر من 30 مترا وبعد الانتهاء من بنائها ستزن 23 ألف طن. في الوقت نفسه ، يمكن نقل المفاعل التسلسلي من شركة Lockheed Martin برا.
حتى الآن ، تعتمد معظم تصميمات مفاعلات الاندماج على مبادئ توكاماك ، التي طورها الفيزيائيون السوفييت في الخمسينيات من القرن الماضي. في المفاعلات من هذا النوع ، يتم تثبيت حلقة البلازما معًا بواسطة مجال مغناطيسي قوي يولده مغناطيس فائق التوصيل. مجموعة أخرى من المغناطيسات مسؤولة عن تحفيز التيار داخل البلازما نفسها وعن الحفاظ على تفاعل نووي حراري. تكمن مشكلة التوكوماكس في أنها لا تنتج طاقة أكثر بكثير مما يتم إنفاقه على تشغيل المغناطيسات المستخدمة ، وتميل ربحيتها إلى الصفر.
في مفاعل CFR الذي اقترحته شركة لوكهيد مارتن ، يتم احتواء البلازما عن طريق شكل هندسي خاص في جميع أنحاء الحجم الكامل لغرفة المفاعل. تُستخدم المغناطيسات فائقة التوصيل أيضًا في CFR ، ولكنها تولد مجالًا مغناطيسيًا حول الحافة الخارجية للغرفة ، لذلك ليست هناك حاجة لوضع خطوط المجال المغناطيسي فيما يتعلق بالبلازما بدقة كافية ، وهذه المغناطيسات نفسها خارج حدود النواة. هذا يزيد من حجم البلازما (ومن ثم إنتاج الطاقة). وكلما حاولت البلازما الخروج ، كلما حاول المجال المغناطيسي استعادتها.
يُذكر أن المفاعل يجب أن يجمع بين أفضل الحلول التي تم إنشاؤها لمشاريع مختلفة من مفاعلات الاندماج. على سبيل المثال ، توجد في نهايات قلب المفاعل الأسطواني مرايا مغناطيسية خاصة يمكنها أن تعكس جزءًا كبيرًا من جزيئات البلازما. بالإضافة إلى ذلك ، تم إنشاء نظام إعادة تدوير مشابه للنظام المستخدم في مفاعل بوليويل التجريبي. هذا النظام ، باستخدام مجال مغناطيسي ، يلتقط الإلكترونات ويخلق مناطق تندفع إليها الأيونات الموجبة. هنا يتصادمون مع بعضهم البعض ويحافظون على عملية مستمرة من التفاعل النووي الحراري. كل هذا يزيد بشكل كبير من كفاءة المفاعل.
تخطيطي مبسط لمفاعل Skunk Works
كوقود في المفاعل من شركة لوكهيد مارتن ، من المخطط استخدام التريتيوم والديوتيريوم ، اللذين يتم وضعهما في قلب المفاعل على شكل غاز. أثناء تفاعل الاندماج النووي الحراري ، يتكون الهيليوم -4 وتنطلق الإلكترونات المسؤولة عن تسخين جدران المفاعل. علاوة على ذلك ، يتم تشغيل المخطط التقليدي لأنابيب البخار والمبادلات الحرارية.
في الوقت الحالي ، مشروع شركة الفضاء الأمريكية في مرحلة العمل على إنشاء نموذج أولي ، ويجب أن يكون النموذج الأولي الكامل جاهزًا في غضون 5 سنوات. قال مهندس الطيران في شركة لوكهيد مارتن ، توماس ماكجواير ، إن النموذج الأولي للعمل سيحتاج إلى إثبات أعمال التصميم المقترحة. من بين أمور أخرى ، يجب ضمان اشتعال البلازما والحفاظ على عملية التفاعل النووي الحراري لمدة 10 ثوانٍ. بعد 5 سنوات أخرى من إنشاء نموذج أولي عملي ، أي بحلول عام 2024 ، يتوقع المهندسون الأمريكيون إنتاج السلسلة الأولى من المفاعلات النووية الحرارية CFR التي يمكن استخدامها في الصناعة.
يُذكر أن المفاعلات المتسلسلة الأولى سيكون لها أبعاد صغيرة بحيث يمكن وضعها في حاويات قابلة للنقل بحجم 7 × 13 مترًا. بهذه الأبعاد ، التي تعد متواضعة جدًا لمفاعلات الاندماج ، ستكون قادرة على إنتاج كمية قياسية من الطاقة: حوالي 100 ميجاوات. مع الأخذ في الاعتبار معلمات السلسلة الأولى من مفاعلات CFR ، فليس من الصعب فهم أن البنتاغون مهتم بالعمل في هذا الاتجاه. يحتاج الجيش الأمريكي إلى مصادر طاقة مدمجة وقوية للغاية لتطوير وتحسين أسلحة الليزر والميكروويف المتقدمة.
في الوقت نفسه ، في السوق المدنية ، يمكن لمفاعلات الاندماج أن تحدث ثورة حقيقية. مفاعل اندماج مدمج وآمن له نفس الطاقة سيكون قادرًا على توفير الطاقة لـ 80 ألف منزل. في الوقت نفسه ، سيكون من السهل جدًا دمجها في الشبكات الكهربائية الحديثة (على عكس مصادر الطاقة مثل الألواح الشمسية وتوربينات الرياح). بالإضافة إلى كل ما سبق ، فإن CFR هي محطة طاقة مثالية تقريبًا للمركبات الفضائية الواعدة. بمساعدة محركات جديدة تعتمد على CFR ، ستكون المركبات الفضائية المأهولة قادرة على الوصول إلى المريخ بشكل أسرع.
العلماء الروس لا يؤمنون باختراق شركة لوكهيد مارتن
بالإضافة إلى شركة لوكهيد مارتن ، يشارك فريق من العلماء من مشروع دولي تحت الاختصار ITER / ITER - المفاعل النووي الحراري التجريبي الدولي بنشاط في البحث في مجال الاندماج النووي الحراري.نتائج أنشطتهم في الوقت الحالي بعيدة كل البعد عن النجاحات المعلنة التي حققتها شركة الطيران. لهذا السبب ، يتم التشكيك في صحة المعلومات الصادرة عن شركة لوكهيد مارتن ، وقد تسببت بالفعل في الكثير من الجدل في المجتمع العلمي. العلماء الروس لا يصدقون حقا المواد المنشورة.
على سبيل المثال ، صرح رئيس وكالة ITER الروسية ، أناتولي كراسيلنيكوف ، علنًا أن التقدم العلمي الذي أعلنه متخصصو شركة لوكهيد مارتن هو في الواقع كلمات فارغة لا علاقة لها بالحياة الحقيقية. حقيقة أن الولايات المتحدة تستعد للبدء في إنشاء نموذج أولي لمفاعل نووي حراري بأبعاد معلنة يبدو للسيد كراسيلنيكوف على أنه علاقات عامة عادية. وفقًا لأناتولي كراسيلنيكوف ، فإن العلم في المرحلة الحالية من التطوير غير قادر على تصميم مفاعل نووي حراري آمن ويعمل بكامل طاقته بهذا الحجم الصغير.
كحجة ، أشار إلى حقيقة أن علماء الفيزياء النووية الذين تم تكريمهم اليوم من الولايات المتحدة الأمريكية والصين ودول الاتحاد الأوروبي وروسيا واليابان والهند وكوريا الجنوبية يعملون في مشروع ITER الدولي ، ولكن حتى أفضل عقول العلوم الحديثة ، جمعت معًا ، نأمل في الحصول على أول بلازما من ITER في أفضل الأحوال بحلول عام 2023. في الوقت نفسه ، لا يوجد حديث حتى عن أي ضغط للنموذج الأولي للمفاعل.
بطبيعة الحال ، في المستقبل ، ستصبح إمكانية تطوير نبات صغير الحجم واضحة ، لكن هذا لن يحدث في السنوات القليلة المقبلة. بينما تقول شركة لوكهيد مارتن إنها ستكون قادرة على عرض نموذج حقيقي للمفاعل في غضون عام. وبالطبع ، من الصعب تصديق هذا ، نظرًا لأن مهندسي الشركة يعملون في مشروع بهذا المستوى بمعزل عن العلماء الآخرين. أناتولي كراسيلنيكوف واثق من أن وعود ممثلي شركة لوكهيد مارتن بإظهار نموذج أولي ستظل مجرد وعود.
ويشير إلى أن كبار المهندسين كانوا يعملون على إنشاء أول مفاعل حراري نووي لأكثر من اثني عشر عامًا ، وتنطوي هذه العملية على تبادل إلزامي للخبرات. في الوقت نفسه ، أصبحت التطورات والتطورات الواعدة متاحة للعلماء الآخرين. يبدو أن الاختراق الذي حققه المتخصصون ، حول التفاصيل التي لم يعرف أحد شيئًا عنها ، مبالغ فيه للغاية. على الأرجح ، لا تسعى وراء أهداف علمية ، بل أهداف تجارية. يريدون جذب الانتباه ، وجذب موارد مالية إضافية ، وبياناتهم هي حملة إعلانية.
تحدث يفجيني فيليكوف ، رئيس معهد كورشاتوف ، عن المشروع الأمريكي بشكل أكثر حدة ، وعلق على الأخبار التي ظهرت بعبارة "خيال لوكهيد مارتن". ليس لديه معلومات عن أي نجاح حقيقي في إنشاء مفاعل نووي حراري مضغوط من قبل المتخصصين في الشركة الأمريكية ، وهو ما ستدعمه الحقائق. وفقًا لـ Evgeny Velikhov ، لم يتم إبلاغ أي شخص في العالم بالاختراع الأمريكي ، باستثناء الشركة الأمريكية نفسها ، لم يتم الكشف عن تفاصيل فنية مهمة عن المشروع ، لكن موجة النقاش في وسائل الإعلام قد ارتفعت بالفعل.
