Iron Manin alma materilla on suunnitelma realistisesta ARC-fuusioreaktorista
Marvelin elokuvaversio Tony Starkista valmistui MIT:stä 1990-luvun alussa. Myöhemmin hän rakensi Stark Industriesille ARC-reaktorin, mutta ilmeisesti osa hänen opiskeluaikana tekemästään alkututkimuksesta on säilynyt muistiinpanovihkoissa jossain MIT:n pölyisessä hyllyssä. Siihen kului vain muutama vuosikymmen, mutta MIT:n tutkijaryhmä on pystynyt kehittämään alustavat suunnitelmat omasta täysin viritetystä ja toimivasta ARC-fuusioreaktorista.
ARC tulee sanoista ”affordable, robust, compact” eli ”edullinen, kestävä, kompakti”. Suunnitelma on tokamakiin perustuva fuusioreaktori, joka käyttää magneettikenttiä pitääkseen plasman riittävän korkeassa lämpötilassa (kymmenistä satoihin miljooniin celsiusasteisiin) fuusion edellyttämien olosuhteiden ylläpitämiseksi. ITER-niminen tokamak on parhaillaan rakenteilla Ranskassa, ja se voi olla toiminnassa 2030-luvulla kymmenien miljardien dollarien kustannuksella. Joukko eri tutkimuslaitoksia työskentelee uudempien lähestymistapojen parissa, jotka on suunniteltu paljon nopeammiksi ja paljon, paljon halvemmiksi; ARC on näistä uusin.
Miten MIT:n ARC-malli eroaa muista, on se, että siinä käytetään uutta kaupallisesti saatavilla olevien suprajohteiden luokkaa, jota kutsutaan harvinaisia maametalleja sisältäviksi suprajohtaviksi nauhoiksi (rare-earth barium copper oxide, REBCO). Nämä suprajohteet voivat tuottaa reaktorin sisälle huomattavasti suurempia magneettikenttiä. Ja koska mikä tahansa magneettikentän lisäys nostaa fuusiotehon neljänteen potenssiin, REBCO-suprajohteiden käyttäminen magneettikentän voimakkuuden lähes kaksinkertaistamiseen antaa potentiaalisen fuusiotehon lisäyksen kertaluokkaa tavallisiin suprajohteisiin verrattuna.
Tämän valtavan tehonlisäyksen ansiosta MIT on pystynyt suunnittelemaan paljon pienemmän (ja siksi halvemman) reaktorin, joka voi silti tuottaa merkittäviä määriä sähköä. Ensimmäinen ARC-reaktorin prototyyppi olisi 270 MWe:n voimalaitos, joka tuottaisi kolmesta kuuteen kertaa enemmän energiaa kuin se tarvitsee pitääkseen itsensä käynnissä. Reaktori, joka tuottaisi energiaa noin 100 000 kodin tarpeisiin, olisi suhteellisen pienikokoinen, puolet ITERin koosta. Sen lisäetuna olisi moduuliydin, mikä helpottaisi huomattavasti sekä huoltoa että kokeiluja.
Reaktorin suunnittelua yksinkertaistaisi myös nesteen (fluori-litium-beryllium-sulasuolan) käyttö suojamateriaalina, neutronimoderaattorina ja lämmönvaihtovälineenä. Neste päällystää reaktorin, kuumenee sen sisällä tapahtuvan fuusion vaikutuksesta ja syötetään sitten korkean hyötysuhteen Braytonin syklin moottorin läpi sähkön tuottamiseksi.
ARC-reaktori perustuu lähes kokonaan olemassa olevaan, hyväksi havaittuun tekniikkaan, ja MIT:n mukaan samankaltaisen monimutkaisuuden ja koon omaavia laitteita on rakennettu noin viidessä vuodessa. Se maksaisi MIT:n mukaan ”murto-osan” siitä, mitä ITERin rakentaminen maksaa. Tietojemme mukaan tuo murto-osa on yhdeksän kymmenesosaa, mutta oletuksena on, että ARC-reaktori olisi huomattavasti halvempi, mikä johtuu suurelta osin sen pienemmästä koosta.
Tutkijoiden tavoin on syytä huomauttaa, että ”täysi tekninen suunnittelu ei kuulu ARC-tutkimuksen piiriin”. Mikään teoreettinen tai teknologinen este ei kuitenkaan estä ARC-reaktorin teknisen suunnittelun kehittämistä. Jos näin on, valmis reaktori voisi olla toiminnassa jo vuosikymmenen kuluttua.