Поки державні наукові колаборації будують гігантські установки, що стискають термоядерне паливо за допомогою магнітного поля або надпотужних лазерів, невелика канадська компанія пропонує свій варіант термояду. З паровим приводом!
Щоб почала протікати реакція ядерного синтезу, необхідно, подолавши сили кулонівського відштовхування, звести ядра легких елементів на дуже близьку відстань, де починає працювати сильна ядерна взаємодія, і утримувати їх, поки ядра не зіллються з утворенням більш важкого елемента. Для цього термоядерне паливо потрібно стиснути і дуже сильно розігріти (до десятків і сотень мільйонів градусів). Саме так відбувається термоядерне «горіння» водню в ядрі Сонця. За минулі півстоліття фізики не змогли створити реальну електростанцію, що працює на термояді, але ґрунтовно вивчили питання стиснення, розігріву та утримання термоядерного палива. Існує два основних підходи до цього питання - магнітне та інерціальне утримання.
Магніти і лазери
Магнітне утримання засноване на тому, що магнітне поле спеціальної конфігурації утримує розріджену дейтерій-тритієву плазму, що розігрівається до високих температур. Найбільш перспективний у цьому відношенні токамак (тороїдальна камера з магнітними котушками), і саме на цій схемі заснований міжнародний експериментальний термоядерний реактор ITER, який зараз будується на півдні Франції і повинен вступити в дію в 2020 році.
Цей апарат, що ніби перекочував з лабораторії якогось божевільного вченого з фантастичного фільму, насправді - досвідчений зменшений прототип майбутнього термоядерного реактора General Fusion.
Інерціальне утримання засноване на принципово іншому підході: імпульсне стиснення до надзвичайно високої щільності. Такий підхід реалізують в дослідницькому центрі NIF (National Ignition Facility) в Ліверморській національній лабораторії ім. Лоуренса. Лазерне випромінювання випаровує стінки паливної капсули, утворюючи ударну хвилю, яка стискає і розігріває паливо.
На паровій тязі
Існує ще кілька підходів до реалізації керованого термояду. При магнітно-інерційному синтезі (МІС, MIF), одним з видів якого є синтез замагніченої мішені (СЗМ, MTF), обжимається заздалегідь сформована плазма з вмороженим магнітним полем, яке посилюється в процесі стиснення і допомагає утримувати високоенергійні продукти синтезу всередині мішені, сприяючи нагріву плазми до термоядерних температур. Такий підхід, відомий з 1970-х, вивчається в багатьох дослідницьких центрах, а для власне обжаття найчастіше використовується лазерне випромінювання.
Термоядерний їжачок
А ось канадська компанія General Fusion при реалізації схеми СЗМ пішла принципово іншим шляхом. Їх реактор являє собою сферичну камеру, заповнену рідким свинцем з добавкою літію (для розмноження тритію в процесі синтезу). Свинець закручується, утворюючи в центрі наскрізний канал, в який вистрілюються за допомогою інжекторів вихорі кільця замагніченої плазми. В інжекторах плазма стискається в 10 − 15 разів і розігрівається до декількох мільйонів градусів. Коли плазмові вихори опиняються в центрі камери, сотня парових молотів одночасно б'є в розплавлений свинець, формуючи сферичну ударну хвилю. Канал схлопується, і рідкий метал обтискає дейтерій-тритієву плазмову мішень, починаючи термоядерну реакцію. Теплова енергія відводиться тим же самим свинцем в парогенератор, пар обертає турбогенератори і приводить в рух молоти.
Плюси системи General Fusion - в простоті реалізації і хорошої масштабованості: вихідна потужність регулюється шляхом зміни частоти «мікровзривів». Крім того, така схема не вимагає видаткових елементів - капсул або хольраумів. Але і вимоги до симетричності обжаття досить високі (поки цей параметр досліджується на невеликих робочих макетах з пневматичними молотами). І якщо General Fusion вдасться здійснити керовану термоядерну реакцію (компанія планує зробити це в 2020-х), в захваті будуть не тільки шанувальники стимпанку.