На страницах 3DNews часто освещается тема альтернативных и возобновляемых источников энергии и соответствующих технологий – ветрогенераторов, солнечных коллекторов, биореакторов на водорослях. В этом потоке разработок и инноваций несколько затерялось не менее перспективное направление – термоядерный синтез, квинтэссенцией планов экспериментальной работы с которым является ITER – проект международного экспериментального термоядерного реактора, строящегося во Франции. Планируемый к завершению к 2017, он затем в течение 20 лет будет служить "подопытным", прежде чем можно будет говорить о замене термоядерной энергией традиционных источников. Но есть и хорошие новости.

Начинающая компания General Fusion из Ванкувера, Канада, заявляет о способности сконструировать прототип термоядерной установки в течение следующих 10 лет, затратив не более миллиарда долларов. В данный момент бюджет намного меньший – $13,5 млн, полученных от публичных и частных инвесторов для помощи в становлении компании. В отличие от ITER, который обойдется в $14 млрд, подход General Fusion исключает применение дорогостоящих сверхпроводящих магнитов – токамаков – для удерживания сверхгорячей плазмы, что является необходимым условием протекания реакции. Более того, нет необходимости в применении мощных лазеров, подобных тем, что имеются в National Ignition Facility (NIF, Национальный комплекс имитации ядерных испытаний) в Ливерморской национальной лаборатории им. Э. Лоуренса (Lawrence Livermore National Laboratory), чтобы обеспечить условия, при которых экстремально высокая температура запускает термоядерную реакцию.

Вместо этих технологий компания планирует запустить реакцию с выделением большего количества энергии, чем требуется для ее инициирования, с помощью грубой механическая силы и цифровых технологий контроля, о каковых ученые лет 30 назад не мечтали. Хотя идея может казаться неправдоподобной, но некоторые американские эксперты оценивают разработку General Fusion как научно обоснованную и способную работать. Риск велик, но попытка стоит возможного успеха. Как говорит профессор ядерной инженерии и физики плазмы из Калифорнийского университета (University of California) в Беркли Кен Фоулер (Ken Fowler,), он проанализировал предлагаемое решение и не нашел технических изъянов: "я болею за них. У этих парней может получиться, это настоящий счастливый билет".

Прототип реактора будет состоять из металлической сферы около 3 метров в диаметре, содержащей жидкий сплав лития и свинца. Жидкость будет раскручиваться для создания воронки внутри сферы и формирования вертикальной полости в центре. В этот момент два сферомака – плазменных кольца, удерживаемых вместе собственными магнитными полями, - будут помещены в полость сверху и снизу сферы и объединены в её центре в мишень. Извне металлической сферы установят 220 пневматически контролируемых поршней, запрограммированных на одновременные удары по её поверхности со скоростью 100 м/с. Механическая сила создаст проходящую через свинцово-литиевую смесь акустическую ударную волну, которая будет воздействовать на плазму, сформированную из изотопов водорода дейтерия и трития. Если все пойдет по запланированному сценарию, плазма будет тотчас сжиматься, а изотопы – сливаться в гелий, высвобождая энергию в виде нейтронов, "ловить" которые обязана жидкая смесь металлов. Стремительно увеличивающееся количество тепла предполагается отводить через теплообменник, частично используемый для образования вращающего турбину генератора пара, частично – для создания давления в поршнях перед очередным их "выстрелом".

Конечной целью является инжекция новой плазменной мишени и запуск поршней каждую секунду, в результате чего самоподдерживающийся процесс будет иметь импульсный характер термоядерной реакции. В этом принципиальное отличие от ITER с единственной непрерывной реакцией. Исполнительный директор General Fusion Даг Ричардсон (Doug Richardson) замечает: "Один из наибольших рисков в том, что никто ранее не сжимал сферомаки в отвечающих термоядерному синтезу условиях. Нет причин, по которым это не будет работать, но и доказательств нет". По его словам, понадобится больше времени на сбор денег для прототипа, чем ожидалось, но компания уже в состоянии начать первую фазу создания реактора, включающую 3D-моделирование и утверждение технических характеристик компонентов. Показать готовый демонстрационный вариант сотрудники планируют через 5 лет. А в случае успеха General Fusion намерена построить реактор мощностью 100 МВт четырьмя годами позже, затратив $500 млн и обогнав ITER во времени на 20 лет.

Идея новой разработки, впрочем, не нова. Она основана на проведенной в 1980-х годах Американской военно-морской исследовательской лабораторией (U.S. Naval Research Laboratory) работе в рамках концепции Linus. Проблемой тогда оказалась неспособность ученых найти путь сжатия плазмы до момента потери ей кольцеобразной формы – временное окно для этого существует всего несколько миллисекунд. Занимающаяся ядерными исследованиями компания General Atomics позже предложила идею сжатия плазмы с помощью применения создающих акустическую волну поршней, но в то время попросту не было возможности достаточно точно контролировать скорость и синхронность пневматических элементов. По словам Ричардсона, ныне такие технологии цифровых вычислений существуют. Проект инновационного термоядерного реактора имеет, как и любая иная новаторская концепция, ряд препятствий. Например, менеджер программ термоядерных исследований в Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory) Глен Вурден (Glen Wurden) интересуется: смогут ли они получить сферомаки требуемой плотности, температуры и времени жизни? Получится ли инжектировать два сферомака через противоположные концы полости воронки? Будут ли акустические волны равномерно достигать жидкой смеси металлов? Задача трудная и комплексная, и Ричардсон, по его словам, не ждет "легкой поездки". Но добавляет: "Мечты сбываются".