Įsivaizduokite elektros energijos šaltinį, kuriam kuras yra vanduo, o šalinami produktai yra visiškai nekenksmingi žmonėms bei aplinkai. O dar įsivaizduokite, kad visos mūsų planetos energetinius poreikius patenkinantis reaktorius būtų toks mažas, kad nesunkiai tilptų į lėktuvą. Ir pabaigai – įsivaizduokite, kad tokio reaktoriaus prototipas bus sukurtas po penkerių metų, o komercinis – po dešimties.
Įsivaizduokite elektros energijos šaltinį, kuriam kuras yra vanduo, o šalinami produktai yra visiškai nekenksmingi žmonėms bei aplinkai. O dar įsivaizduokite, kad visos mūsų planetos energetinius poreikius patenkinantis reaktorius būtų toks mažas, kad nesunkiai tilptų į lėktuvą. Ir pabaigai – įsivaizduokite, kad tokio reaktoriaus prototipas bus sukurtas po penkerių metų, o komercinis – po dešimties.
Manote, tai mokslinė fantastika? Tikrai ne. Nors iš tikrųjų reaktorius kuriamas tokioje laboratorijoje ir tokių mokslininkų bei inžinierių, kurie jau tapo legendomis dėl to, kad per neįtikėtinai trumpą laiką sukuria tai, kas, atrodo, prieš kelias akimirkas buvo neįmanoma. Ši vieta – aeronautikos bendrovės „Lockheed Martin“ mokslinis padalinys „Skunk Works“.
Tai yra tie patys „Skunk Works“, kuriuos įkūrė legendinis Kelly Johnsonas – aeronautikos inžinierius, vadovavęs komandoms, sukūrusioms „SR-71 Blackbird“ žvalgybos lėktuvą tais laikais, kai buvo manoma, kad pasiekti 3 machų greitį lėktuvu yra neįmanoma.
„Skunk Works“ padalinys buvo įkurtas dar Antrojo pasaulinio karo metais. Jame gimė keletas savo laikams neįtikėtinai pažangių lėktuvų, nuo revoliucinio naikintuvo P-38 iki itin dideliame aukštyje skraidančio žvalgybos lėktuvo U2. Dabar „Skunk Works“ kuria hipergarsinį skraidantį aparatą „Falcon HTV-2“, kuris gali išvystyti beveik 21 000 km/h greitį.
Tokią technologinę pažangą amerikiečiai sugeba pasiekti derindami greitą prototipų kūrimą, tinkamą mastelio pasirinkimą bei vadovavimo aplinką. Šie elementai leidžia inovacijas kurti aplenkiant tradicinius apribojimus. Dar vienas išskirtinis „Skunk Works“ bruožas – beveik absoliuti tyla apie bet kokį projektą tol, kol grupė neįsitikina, kad jis tikrai bus realizuotas.
Štai dėl ko galima tikėti, kad „Skunk Works“ ir jų „Compact Fusion“ projektas turi potencialo sukelti pasaulinę energetikos revoliuciją – tai yra puikios reputacijos kompanija, kuri per pastaruosius 50 metų ne kartą įrodė sugebanti lengvai padaryti tai, kas neįveikiama niekam kitam.
Kita vertus, pažadų atvesti pasaulį į šviesų rytojų būta ir anksčiau. Ir visi tie pažadai pasirodė esą tušti. Daug kas iki šiol prisimena, kaip 1989 metais Martinas Fleischmannas ir Stanly Ponsas paskelbė atradę „šaltosios termobranduolinės sintezės procesą“, kai vandenilio atomai jungiasi kambario temperatūroje ir atmosferos slėgyje. Neilgai trukus jų pareiškimą į miltus sutrynė kiti mokslininkai, nesugebėję pakartoti M. Fleischmanno ir S. Ponso eksperimento su panašiais rezultatais.
Šaltosios branduolinės sintezės projektus JAV vyriausybė finansavo kelias dešimtis metų, bet šie pinigai buvo tarsi į balą – jokių ekonomiško termobranduolinio reaktoriaus brėžinių niekas taip ir nepateikė.
Bet, skirtingai, nei ankstesnių projektų, atveju, „Skunk Works“ darbo patikimumą didina visi su šiuo projektu susijusių tyrimų rezultatai, o taip pat žinojimas, kad „Skunk Works“ fizikai ir inžinieriai tikrai moka sukurti veikiantį prototipą. Šiuo atveju eilinį kartą bus panaudotas milžinišką privalumą šiai inžinerijos ir tyrimų grupei teikiantis įgudis – greitai pasigaminti santykinai mažą, nesunkiai didinamą prototipą ir didinti jį iki išbaigto, tikrai veikiančio produkto.
Santykinai nedideli projektai taip pat reiškia, kad kiekvienas tolesnis projekto žingsnis gali būti vykdomas santykinai nedidelės žmonių grupės. O kadangi darbas vyksta greitai, vadinasi, ir patobulinimų variantai gali būti mažiau konservatyvūs: net ir nesėkmingi bandymai kainuoja nedaug, o pagaminti jų alternatyvas nesunku.
Reaktorius
Kompaktiškas termobranduolinis reaktorius veikia magnetinės talpos principu. Šią talpą sukuria superlaidūs magnetai, kurie gali išlaikyti medžiagą, galinčią įkaisti iki šimtų milijonų laipsnių. Toks magnetinis butelis gali dalį kaitros skirti elektros energijos generavimui. Termobranduolinė reakcija vyksta jungiant du vandenilio izotopus – deuterį ir tritį. Abiejų izotopų galima rasti ir natūraliai, išgauti juos iš vandens. „Mūsų tyrimai rodo, kad 100 MW sistema per visus metus darbo sudegintų mažiau nei 20 kg kuro. Tritis paprastai susidaro reaktoriaus sienelės viduje ir yra nukreipiamas atgal į reaktorių, kartu su deuterio dujomis, reikalingomis reakcijai vykdyti“, – sakė „Lockheed Martin“ atstovas.
Kitaip tariant, toks termobranduolinis reaktorius dar ir pats gamintų didžiąją dalį reikalingo kuro. Deuterio dujos – tai tiesiog vandenilis, prie kurio branduolio (vienišo protono) yra prilipęs ir vienas neutronas. Toks dvigubos masės, bet įprastinio krūvio vandenilis kartais vadinamas „sunkiuoju vandeniliu“. Deuterį galima išgauti iš vandenilio, kuris savo ruožtu išgaunamas iš vandens, vykdant elektrolizės procesą. Gali pasirodyti sudėtinga, tačiau tokias reakcijas laboratorinių darbų metu vykdo netgi amerikietiškų koledžų studentai.
Nors termobranduoliniame reaktoriuje reakcijos metu yra gaunamas radioaktyvus produktas, jis vėl panaudojamas pačiame reaktoriuje. Taigi, tokios radioaktyvių atliekų problemos, su kokia susiduriama įprastinėse branduolinėse elektrinėse, kuriose energija gaunama skaidant sunkius branduolius, tikrai nesusiduriama. „Atliekų kiekis būtų eilėmis mažesnis nei anglį deginančiose elektrinėse, kurioms reikalingi milžiniškos sąvartynų duobės nuodingiems pelenams ir kitiems degimo produktams užkasti“, – tikino laboratorijos atstovas.
„Įprastinė anglimi kūrenama elektrinė per metus sugeneruoja daugiau nei 100 000 tonų pelenų ir kitų degimo produktų, kuriuose esama nuodingų metalų ir cheminių junginių. Pirmos kartos termobranduolinis reaktorius veiktų naudodamas deuterio-tričio kurą, bet vėlesnės kartos naudotų tokį kurą, kuris leistų visiškai eliminuoti radioaktyvumo veiksnį“, – tikino laboratorijos atstovė.
Šiuo metu „Lockheed Martin“ vykdo magnetinės talpos bandymus. „Skunk Works“ šiame procese gerokai pasistūmėjo. Kalbant apie termobranduolinio reaktoriaus sandarą, būtent elektromagnetinė kamera reakcijai yra esminė kliūtis, kurios neįveikus galima pamiršti bet kokias viltis pagaminti veikiantį termobranduolinį reaktorių.
Sėkmingai pagaminus talpą beliks pritaikyti jau egzistuojančias mokslo bei inžinerijos žinias. Tiesa, tai nereiškia, kad reaktoriaus prototipas jau tučtuojau būtų pagamintas. „Lockheed Martin“ ieško pramoninių partnerių, kurie padėtų kompaktišką termobranduolinį reaktorių paversti realiu, veikiančiu produktu, rašo eweek.com.
Galutinis mokslininkų tikslas – pagaminti tokius reaktorius, kurie generuotų šilumą, tinkamą panaudoti jau dabar pastatytose šiluminėse elektrinėse, deginančiose iškastinį kurą. Tai reiškia, kad būtų galima išsaugoti esamą elektros generavimo bei paskirstymo sistemą, o tai smarkiai sumažintų termobranduolinių elektrinių statymo kainą ir daug kartų pagreitintų jų pritaikymą realiomis sąlygomis.
Pervežamų termobranduolinių reaktorių, galinčių pagaminti vos ne begalinius praktiškai nemokamos energijos kiekius, egzistavimas neatpažįstamai pakeistų pasaulį. Pavyzdžiui, galėtų būti gaminamos ne tik antžeminės elektrinės, aprūpinančios energija ištisas valstybes, bet ir lėktuvai, kurių skrydžio nuotolis būtų praktiškai neribotas ar kosminiai laivai, atstumą iki Marso galintys sukarti vos per mėnesį ar net greičiau.
O paprastiems ant Žemės paviršiaus gyvenantiems žmonėms svarbiausia būtų tai, kad tokios elektrinės aprūpintų energiją net ir atokiausius Žemės kampelius, dėl ko besivystančiuose pasaulio regionuose būtų galima labai pigiai gaminti gėlą vandenį iš sūraus. Švaraus, geriamo ir pasėlių laistymui tinkamo vandens trūkumas yra milžiniška kliūtis vystytis kai kuriems pasaulio regionams. Didelis kiekis pigios energijos šią problemą leistų nesunkiai įveikti.
Jeigu „Lockheed Martin“ sugebės realizuoti savo pažadus, jeigu „Sunk Works“ eilinį kartą įrodys, kad gali padaryti tai, kas atrodė neįmanoma, pasaulis pasikeis neatpažįstamai.
