ARC - проект нового компактного реактора термоядерного синтеза - «Наука и технологии»

Согласно сюжетной линии, Тони Старк, главный герой серии научно-фантастических фильмов "Железный человек", закончил Массачусетский технологический институт в начале 1990-ых годов. Организовав компанию Stark Industries, Старк создал собственный реактор ядерного синтеза, который удовлетворял энергетические потребности всех его сногсшибательных изобретений. Вполне вероятно, что успех Тони Старка на этом поприще был основан тем, что в бытность студентом он провел достаточно много времени в подземельях лабораторий института, где уже в те времена велась работа по созданию компактного термоядерного реактора. И вот сейчас, спустя несколько десятилетий с начала работ, исследователи из Массачусетского технологического института приблизились к созданию реактора ARC настолько, что они могут составлять конечные планы и говорить о предварительных сроках выполнения работ.

Название реактора ARC является сокращением от "affordable, robust, compact" (доступный, надежный, компактный). По конструкции реактор ARC является практически классическим токмаком, в котором используются сильнейшие магнитные поля, сжимающие и удерживающие в центре тороидальной камеры высокотемпературную плазму, нагретую от десятков до сотен миллионов градусов Цельсия. Следует отметить, что строительство еще одного токмака под названием ITER ведется сейчас на юге Франции. Над этим проектом работает сообщество из множества научно-исследовательских учреждений, реактор должен заработать к 2030 году, а его строительство обойдется к тому времени в десятки миллиардов долларов.

Реактор ARC в корне отличается от реактора ITER. В конструкции компактного термоядерного реактора используются самые современные материалы, в том числе и сверхпроводники на основе редкоземельной окиси меди-бария (rare-earth barium copper oxide, REBCO). Ленты из такого материала могут произвести значительно более сильные магнитные поля, нежели ленты из других сверхпроводящих материалов. А увеличение силы магнитных полей означает большую степень сжатия шнура плазмы, что позволит сократить затраты энергии на поддержание температуры плазмы и увеличит более чем на порядок энергетическую эффективность реактора.

Использование всех современных технологий и материалов позволило специалистам Массачусетского технологического института спроектировать достаточно компактный и потому менее дорогостоящий реактор, способный вырабатывать существенное количество энергии. Согласно предварительным расчетам опытный ARC-реактор сможет выдать мощность в 270 МВт, выдавая наружу от трех до шести раз больше энергии, чем требуется ему для работы. А размер реактора ARC будет минимум в два раза меньше размера реактора ITER, он будет легче в обслуживании и на нем можно будет проводить различные эксперименты из области термоядерного синтеза.

Конструкция реактора ARC была уменьшена и упрощена за счет использования в качестве охлаждающей жидкости расплава солей фторидов бериллия и лития. Кроме этого, эта жидкость выполняет роль поглотителя быстрых нейтронов, защиты и теплообменника, который обеспечивает перенос тепловой энергии из реактора наружу. Эта жидкость питает тепловой энергией высокоэффективный двигатель на основе цикла Брайтона/Джоуля, который вращает генератор, вырабатывающий электрическую энергию.

В конструкции реактора ARC использована масса новых технологии, тем не менее, все эти технологии уже сейчас существуют в реальности и большая часть из них уже прошла проверку. Согласно предварительным планам специалистов Массачусетского технологического института, на все работы по созданию ARC-реактора потребуется около пяти лет, кроме этого, конечная стоимость реактора будет составлять некоторую часть от конечной стоимости реактора ITER.