|
Фантастика. Компактный термоядерный реактор
|
|
|
|
Создание эффективного термоядерного реактора для выработки электроэнергии уже более полувека остается недостижимой задачей, объединившей ученых множества стран, нескольких областей науки и технологий. Тем неожиданнее, что 12 октября 2019 г. американское Ведомство по патентам и товарным знакам (USPTO) одобрило поданную полтора года назад заявку на конструкцию не просто рабочего, но и компактного термоядерного реактора. Обладатель патента — ВМФ США — вызывает уважение. Система обещает совершить революцию в энергетике, транспорте, космонавтике, — практически где угодно. Если только она действительно работает.
|
|
|
|
Управляемый термоядерный синтез обещает обеспечить человечество почти бесконечным источником «чистой» и безопасной энергии. Топливо для него — дейтерий — можно добывать из морской воды, и запасов хватит еще на миллионы лет. Сливаясь, ядра дейтерия выделяют огромное количество тепла, причем сама реакция не создает ни вредных отходов, ни риска взрыва. Однако для этого топливо необходимо удерживать в состоянии плазмы, при огромных давлениях и температурах. Поведение ее крайне нестабильно и непредсказуемо, требуя сложных и «прожорливых» средств контроля, да и те работают сравнительно недолгое время.
|
|
|
Все это делает существующие термоядерные реакторы — такие как токамаки и стеллараторы — очень сложными и дорогими установками. Вместе с тем, еще ни одному из них не удалось преодолеть ключевой в этой области критерий Лоусона и вырабатывать больше энергии, чем затрачивает сам инструмент. Физики активно (и не без успехов) совершенствуют и стеллараторы, и токамаки, однако ими выбор не ограничивается. Существуют и другие системы, теоретически, способные дать управляемую термоядерную реакцию.
|
|
|
|
Схема действия фузора Фарнсворта
|
|
|
|
Одной из них является магнитный фузор, впервые предложенный в 1960-х американским изобретателем Фило Фарнсвортом, который стал одним из создателей телевидения и — уже намного позднее — дал имя гениальному и безумному профессору Хьюберту Фарнсворту из сериала «Футурама». Система представляет собой полую, заземленную металлическую сферу, в которую закачивается разреженный дейтерий. В центре находится сферическая сетка из проводников, которая служит катодом. Высокий отрицательный заряд катода заставляет электроны отрываться от ядер дейтерия и «стекать» по внешней сфере. А положительно заряженные ядра устремляются к катоду, часть из них проскакивает сквозь сетку и сжимается в плотный сгусток плазмы.
|
|
Динамические фузоры Пэ
|
|
|
|
Фузор Фарнсворта — устройство настолько простое, что старшеклассники и студенты нередко собирают его в рамках учебных проектов. Немало с ним экспериментировали и «взрослые» ученые, хотя даже после множества усовершенствований фузоры так и не стали достойной альтернативой другим конструкциям. Ни одной схеме не удалось хотя бы приблизиться к критерию Лоусона, поэтому считается, что фузоры могут найти применение разве что в качестве источника нейтронов или изотопов, рождающихся в плазме.
|
|
|
|
Школьники из штата Вашингтон с самодельным фузором
|
|
|
|
Тем не менее, именно о такой конструкции говорится в патенте US20190295733A1 — устройство, якобы, способно выдавать от мегаватт до тераватт энергии при потреблении от киловатт до мегаватт. Из описания трудно сделать вывод о том, как разработчикам удалось добиться столь невероятного прогресса. По их словам, в системе используются «динамические фузоры», в которых подача дейтерия (или смеси дейтерия-ксенона) происходит через конусы, покрытые пьезоэлектрическим материалом.
|
|
|
|
Вибрирующие и вращающиеся в противоположных направлениях внутри вакуумной камеры, конусы создают в камере «концентрированный поток магнитной энергии и электромагнитного излучения», позволяя получать более плотную и горячую плазму. Все эти заявления напрямую приводят нас к вопросу о самих изобретателях — прежде всего, о разработчике из загадочного Отдела летательных аппаратов Центра морской авиации ВМФ США (NAWCAD) Сальваторе Цезаре Пэ (Salvatore Cezar Pais).
|
|
|
|
Поток патентов
|
|
|
|
Обозреватели уже заметили, что новая разработка Пэ опирается на эффект, описанный в его собственных предыдущих работах — «контролируемое движение зарядов за счет вибрации и/или ускоренного вращения». Судя по этим публикациям, такие токи способны создавать невероятно мощные электромагнитные поля, для которых изобретатель с завидной регулярностью находит самые невероятные области применения. Не далее как в 2017 г. он получил патент на высокотемпературную сверхпроводящую систему, сохраняющую нулевое электрическое сопротивление даже при комнатной температуре (US20190058105A1) — в ней также используется вибрирующий пьезоэлектрический материал.
|
|
|
|
В том же 2017 г. Сальваторе Пэ и ВМФ стали обладателями патента на высокочастотный генератор гравитационных волн (US10322827B2), годом ранее — на летательный аппарат, в котором электромагнитные поля позволяют добиться снижения инерционной массы (US20170313446A1) — то есть, фактически, на «антигравитационный» двигатель. Судя по всему, изобретатель куда ближе к профессору из фантастической «Футурамы», нежели был сам реальный Фило Фарнсворт.
|
|
|
|
В самом деле, ни одна из его революционных концепций до сих пор не нашла воплощения в реальном физическом мире. В отличие от обычных патентов, которые должны описывать изобретения «на уровне внедрения» — то есть, в таких деталях, которых при обладании необходимыми знаниями достаточно для реализации новинки, — серия заявок от лица ВМФ и Пэ говорит лишь о «работоспособности», описывая технологии в общих чертах, чего, дескать, должно быть достаточно для того, чтобы подтвердить их реалистичность.
|
|
|
|
Бюрократическая фантастика
|
|
|
|
Однако и в таком виде они вызывают большие сомнения у экспертов патентного бюро и, насколько известно, заявки Пэ прежде не раз отвергались. В некоторых случаях одобрение происходило лишь после давления на ведомство со стороны ВМФ, с особым упоминанием Китая, который, якобы, грозит обойти США в таких «технологиях». Некоторые обозреватели задаются вопросом, насколько связана друг с другом вся масса футуристических патентов, которые время от времени с таким трудом добывают себе американские военные. Туманное описание то одной, то другой прорывной технологии как будто намекают на скорое пришествие совершенно невероятных технологических прорывов — как указано в последнем патенте, «на суше, в воде, воздухе, космосе и за их пределами».
|
|
|
|
Трудно сказать, что находится за пределами суши, воды, воздуха и космоса. И так же трудно поверить в то, что поток невероятных технологий — от генератора гравитационных волн до компактного реактора-фузора — является чем-то помимо выхлопов огромной бюрократической машины. В подобных зарегулированных системах то и дело возникают и развиваются самые странные процессы и явления, такие как расширение штата для создания комиссии по уменьшению штата — и фантастические патенты Сальваторе Пэ.
|
|
|
|
Источник
|
