Das amerikanische Labor Skunk Works bereitet 2024 die Präsentation einer Serienversion eines thermonuklearen Reaktors vor, der theoretisch das Gesicht aller modernen Energie in der Welt verändern könnte. Es wird berichtet, dass der neue 100-MW-Fusionsreaktor in LKW-Größe sowohl auf unserem Planeten als auch im Weltraum nützlich sein wird. Das amerikanische Unternehmen Lockheed Martin hat kürzlich die Details seines neuen T4-Projekts zur Entwicklung eines leistungsstarken und kompakten Fusionsreaktors CFR (genannt kompakter Fusionsreaktor) bekannt gegeben. Es wird berichtet, dass diese bahnbrechende Technologie im Skunk Works-Labor entwickelt wird, das auf geheime militärische Entwicklungen spezialisiert ist. Daher ist es nicht verwunderlich, dass so lange nichts über das Projekt bekannt war.
Erst 2013 öffnete das Unternehmen den Schleier der Geheimhaltung über sein T4-Projekt und erzählte von seiner Existenz. Nun sind der Öffentlichkeit einige Details des neuen Energiesystems bekannt geworden. Lockheed Martin verspricht, dass der fertige Prototyp des neuen Reaktors in 5 Jahren von ihnen hergestellt wird und die ersten Produktionsmuster in einem Jahrzehnt in Betrieb gehen werden. Es wird berichtet, dass der CFR-Reaktor im Gegensatz zu modernen Prototypen von Fusionsreaktoren 20-mal leistungsstärker und 10-mal kompakter sein wird.
Lockheed Martin Corp. hat in den letzten 60 Jahren hinter verschlossenen Türen mit Nukleartechnologie experimentiert, hat sich aber nun entschieden, diese bekannt zu machen, um öffentliche und private Partner zu gewinnen. Es ist erwähnenswert, dass Experten dieses "Hobby" eines der größten Lieferanten des Pentagon mit alternativer Energie damit verbinden, dass die Vereinigten Staaten die Militärausgaben reduzieren.
Derzeit ist die Lockheed Martin Corporation eines der größten Unternehmen der Welt, das sich auf die Herstellung einer Vielzahl von Militär- und Luft- und Raumfahrtausrüstungen spezialisiert hat. Das Unternehmen beschäftigt über 113.000 Mitarbeiter und der Umsatz allein im Jahr 2013 wurde auf 45,4 Milliarden US-Dollar geschätzt. Seit Mitte der 2000er Jahre arbeitet Lockheed Martin an der Entwicklung des wiederverwendbaren Raumschiffs Orion, das in Zukunft Menschen und Fracht zur ISS, zum Mond und möglicherweise zum Roten Planeten transportieren soll.
Ein Raumfahrzeug mit einer kompakten thermonuklearen Anlage auszustatten, ist eine ziemlich verlockende Idee. Gleichzeitig sind moderne Kernreaktoren recht teuer und sperrig. Das bekannteste Projekt in diesem Bereich, das Forschungs- und Entwicklungsprojekt ITER mit einer geplanten Kapazität von 500 MW, kostet beispielsweise rund 50 Milliarden US-Dollar. Gleichzeitig hat es eine Höhe von mehr als 30 Metern und wird nach Fertigstellung der Bauarbeiten 23.000 Tonnen wiegen. Gleichzeitig kann der Serienreaktor der Lockheed Martin Corporation auf der Straße transportiert werden.
Bisher basieren die meisten Konstruktionen von Fusionsreaktoren auf den Prinzipien eines Tokamaks, der in den 1950er Jahren von sowjetischen Physikern entwickelt wurde. Bei solchen Reaktoren wird der Plasmaring durch ein starkes Magnetfeld zusammengehalten, das von supraleitenden Magneten erzeugt wird. Ein weiterer Magnetsatz ist dafür verantwortlich, im Plasma selbst Strom zu induzieren und eine thermonukleare Reaktion aufrechtzuerhalten. Das Problem bei Tokomaks ist, dass sie nicht viel mehr Energie produzieren, als für den Antrieb der verwendeten Magnete aufgewendet wird, ihre Rentabilität geht gegen Null.
Bei dem von Lockheed Martin vorgeschlagenen CFR-Reaktor wird das Plasma durch eine spezielle geometrische Form im gesamten Volumen der Reaktorkammer eingeschlossen. Supraleitende Magnete werden auch in CFR verwendet, aber sie erzeugen ein Magnetfeld um den äußeren Rand der Kammer, sodass es nicht erforderlich ist, die Magnetfeldlinien in Bezug auf das Plasma genau genug zu positionieren, und diese Magnete selbst befinden sich außerhalb der Grenzen von der Kern. Dadurch erhöht sich das Volumen des Plasmas (daher die Energieabgabe). Und je mehr das Plasma versucht herauszukommen, desto mehr versucht das Magnetfeld, es zurückzubringen.
Es wird berichtet, dass der Reaktor die besten Lösungen vereinen soll, die für verschiedene Projekte von Fusionsreaktoren geschaffen wurden. An den Enden eines zylindrischen Reaktorkerns befinden sich beispielsweise spezielle Magnetspiegel, die einen erheblichen Teil der Plasmateilchen reflektieren können. Darüber hinaus wurde ein Kreislaufsystem geschaffen, das dem des Polywell-Pilotreaktors ähnelt. Dieses System fängt mithilfe eines Magnetfelds Elektronen ein und erzeugt Zonen, in die positive Ionen strömen. Hier kollidieren sie miteinander und halten einen kontinuierlichen Prozess der thermonuklearen Reaktion aufrecht. All dies erhöht die Effizienz des Reaktors erheblich.
Vereinfachtes Schema des Skunk Works Reaktors
Als Brennstoff im Reaktor von Lockheed Martin ist geplant, Tritium und Deuterium zu verwenden, die in Form von Gas in den Reaktorkern eingebracht werden. Während der thermonuklearen Fusionsreaktion wird Helium-4 gebildet und Elektronen freigesetzt, die für die Erwärmung der Reaktorwände verantwortlich sind. Außerdem kommt das traditionelle Schema von Dampfrohren und Wärmetauschern zum Einsatz.
Derzeit befindet sich das Projekt des amerikanischen Luft- und Raumfahrtkonzerns in der Entwicklungsphase eines Prototyps, und ein vollwertiger Prototyp sollte in 5 Jahren fertig sein. Lockheed Martins Luftfahrtingenieur Thomas McGwire sagte, ein funktionierender Prototyp müsse die vorgeschlagenen Konstruktionsarbeiten beweisen. Sie muss unter anderem die Zündung des Plasmas und die Aufrechterhaltung des thermonuklearen Reaktionsprozesses für 10 Sekunden gewährleisten. Weitere 5 Jahre nach der Erstellung eines funktionsfähigen Prototyps, also bis 2024, erwarten amerikanische Ingenieure die Produktion der ersten industriell einsetzbaren CFR-Thermonuklearreaktoren.
Es wird berichtet, dass die Reaktoren der frühen Serie kleine Abmessungen haben werden, damit sie in transportablen Containern von 7 x 13 Metern untergebracht werden können. Mit solchen Abmessungen, die für Fusionsreaktoren recht bescheiden sind, werden sie eine Rekordmenge an Energie produzieren können: etwa 100 MW. Unter Berücksichtigung der Parameter der ersten Serie von CFR-Reaktoren ist es nicht schwer zu verstehen, dass das Pentagon an Arbeiten in dieser Richtung interessiert ist. Das US-Militär benötigt kompakte und sehr leistungsstarke Energiequellen, um fortschrittliche Laser- und Mikrowellenwaffen zu entwickeln und zu verbessern.
Gleichzeitig können solche Fusionsreaktoren auf dem zivilen Markt eine echte Revolution bewirken. Ein kompakter und sicherer Fusionsreaktor mit ähnlicher Leistung wird in der Lage sein, 80.000 Haushalte mit Energie zu versorgen. Gleichzeitig lässt es sich sehr einfach in moderne Stromnetze integrieren (im Gegensatz zu Energiequellen wie Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen). Darüber hinaus ist CFR ein nahezu ideales Kraftwerk für vielversprechende Raumfahrzeuge. Mit Hilfe neuer Triebwerke auf Basis von CFR werden bemannte Raumschiffe den Mars viel schneller erreichen können.
Russische Wissenschaftler glauben nicht an den Durchbruch der Firma Lockheed Martin
Neben Lockheed Martin forscht derzeit ein Team von Wissenschaftlern aus einem internationalen Projekt unter der Abkürzung ITER / ITER – International Thermonuclear Experimental Reactor aktiv auf dem Gebiet der thermonuklearen Fusion. Die Ergebnisse ihrer Aktivitäten sind derzeit weit von den angekündigten Erfolgen des Luft- und Raumfahrtkonzerns entfernt. Aus diesem Grund wird die Richtigkeit der von Lockheed Martin veröffentlichten Informationen in Frage gestellt und hat in der wissenschaftlichen Gemeinschaft bereits viele Kontroversen ausgelöst. Russische Wissenschaftler glauben den veröffentlichten Materialien nicht wirklich.
So hat beispielsweise der Chef der russischen ITER-Agentur, Anatoly Krasilnikov, öffentlich erklärt, dass der von Lockheed-Martin-Spezialisten angekündigte wissenschaftliche Durchbruch in Wirklichkeit leere Worte sind, die nichts mit dem wirklichen Leben zu tun haben. Die Tatsache, dass die Vereinigten Staaten den Bau eines Prototyps eines thermonuklearen Reaktors mit den angegebenen Abmessungen vorbereiten, erscheint Herrn Krasilnikov als gewöhnliche PR. Laut Anatoly Krasilnikov ist die Wissenschaft im gegenwärtigen Entwicklungsstadium nicht in der Lage, einen sicheren und voll funktionsfähigen thermonuklearen Reaktor von so geringer Größe zu entwerfen.
Als Argument führte er an, dass heute am internationalen Projekt ITER renommierte Kernphysiker aus den USA, China, den EU-Staaten, Russland, Japan, Indien und Südkorea arbeiten, aber auch die besten Köpfe der modernen Wissenschaft zusammengebracht werden, hoffen, im besten Fall bis 2023 das erste Plasma von ITER zu bekommen. Dabei ist von einer Kompaktheit des Reaktor-Prototyps nicht einmal die Rede.
Natürlich wird sich in Zukunft die Möglichkeit ergeben, eine Kleinanlage zu entwickeln, aber dies wird in den nächsten Jahren nicht passieren. Während Lockheed Martin sagt, dass es in einem Jahr ein echtes Modell des Reaktors zeigen kann. Und das ist natürlich kaum zu glauben, arbeiten doch die Ingenieure des Unternehmens isoliert von anderen Wissenschaftlern an einem Projekt dieser Größenordnung. Anatoly Krasilnikov ist zuversichtlich, dass die Versprechen der Lockheed Martin-Vertreter, einen Prototypen zu zeigen, nur Versprechen bleiben werden.
Er stellt fest, dass führende Ingenieure seit mehr als einem Dutzend Jahren an der Entwicklung des ersten thermonuklearen Reaktors arbeiten und dieser Prozess einen obligatorischen Erfahrungsaustausch erfordert. Gleichzeitig werden vielversprechende Entwicklungen und Entwicklungen anderen Wissenschaftlern zugänglich. Der Durchbruch der Spezialisten, über deren Details niemand etwas wusste, scheint sehr übertrieben. Vermutlich verfolgt sie keine wissenschaftlichen Ziele, sondern kommerzielle. Sie wollen Aufmerksamkeit erregen, zusätzliche finanzielle Mittel anlocken und ihre Aussagen sind eine Werbekampagne.
Evgeny Velikhov, Präsident des Kurchatov-Instituts, sprach noch schärfer über das amerikanische Projekt und kommentierte die Nachricht mit den Worten „Lockheed Martins Fantasie“. Er hat keine Informationen über einen wirklichen Erfolg bei der Schaffung eines kompakten thermonuklearen Reaktors durch die Spezialisten des amerikanischen Konzerns, der durch Fakten gestützt würde. Laut Evgeny Velikhov ist niemand auf der Welt über die amerikanische Erfindung informiert, außer dem amerikanischen Unternehmen selbst, wesentliche technische Details des Projekts wurden nicht bekannt gegeben, aber die Diskussionswelle in den Medien ist bereits angestiegen.
