Iron Man’s alma mater has a design for a realistic ARC fusion reactor
Filmowa wersja Tony’ego Starka z filmów Marvela ukończyła studia na MIT na początku lat 90-tych. Później zbudował reaktor ARC w Stark Industries, ale najwyraźniej niektóre z początkowych badań, które przeprowadził jako student, utknęły w notatnikach gdzieś na zakurzonej półce w MIT. Zajęło im to zaledwie kilka dekad, ale zespół naukowców z MIT zdołał opracować wstępne plany w pełni uzbrojonego i działającego własnego reaktora fuzyjnego ARC.
ARC to skrót od „affordable, robust, compact” (niedrogi, solidny, kompaktowy). Projekt jest reaktorem fuzji jądrowej opartym na tokamaku, wykorzystującym pole magnetyczne do utrzymania plazmy w wystarczająco wysokiej temperaturze (dziesiątki do setek milionów stopni Celsjusza), aby utrzymać warunki niezbędne do fuzji. Tokamak o nazwie ITER jest obecnie budowany we Francji i może zostać oddany do użytku w latach 2030-tych, a jego koszt wyniesie dziesiątki miliardów dolarów. Wiele różnych instytucji badawczych pracuje nad nowszymi rozwiązaniami, które mają być znacznie szybsze i dużo, dużo tańsze; ARC jest najnowszym z nich.
To, co wyróżnia projekt ARC MIT, to zastosowanie nowej klasy dostępnych na rynku nadprzewodników, zwanych taśmami nadprzewodzącymi z rzadkiego tlenku baru i miedzi (REBCO). Nadprzewodniki te mogą generować znacznie wyższe pola magnetyczne wewnątrz reaktora. A ponieważ każde zwiększenie pola magnetycznego podnosi poziom fuzji do czwartej potęgi, użycie nadprzewodników REBCO do niemal dwukrotnego zwiększenia natężenia pola magnetycznego daje potencjalny wzrost mocy fuzji o rząd wielkości w stosunku do standardowych nadprzewodników.
Dzięki temu ogromnemu wzrostowi mocy, MIT był w stanie zaprojektować znacznie mniejszy (a zatem tańszy) reaktor, który nadal może produkować znaczne ilości energii elektrycznej. Pierwszy prototyp reaktora ARC byłby elektrownią o mocy 270 MWe, produkującą od trzech do sześciu razy więcej energii niż potrzebuje do utrzymania się w ruchu. Reaktor, który wytwarzałby energię wystarczającą do zasilenia około 100 000 domów, byłby stosunkowo niewielki – o połowę mniejszy niż ITER. Jego dodatkową zaletą byłoby posiadanie modułowego rdzenia, co znacznie ułatwiłoby serwisowanie i eksperymenty.
Projekt reaktora zostałby również uproszczony dzięki zastosowaniu cieczy (stopionej soli fluorowo-litowo-berylowej) jako materiału osłonowego, moderatora neutronów i czynnika wymiany ciepła. Ciecz pokrywa reaktor, jest ogrzewana przez zachodzącą wewnątrz fuzję, a następnie przepuszczana przez wysokowydajny silnik pracujący w cyklu Braytona w celu wytworzenia energii elektrycznej.
Reaktor ARC opiera się prawie w całości na istniejącej, sprawdzonej technologii, a MIT twierdzi, że urządzenia o podobnej złożoności i wielkości zostały zbudowane w ciągu około pięciu lat. Według MIT kosztowałby on „ułamek” tego, co potrzeba do zbudowania ITERa. Z tego, co wiemy, ułamek ten wynosi dziewięć dziesiątych, ale wniosek jest taki, że reaktor ARC byłby znacznie tańszy, głównie ze względu na swój mniejszy rozmiar.
Powinniśmy zaznaczyć, tak jak robią to naukowcy, że „pełny projekt inżynieryjny jest poza zakresem badań ARC”. Nie ma jednak żadnej teoretycznej czy technologicznej przeszkody, która uniemożliwiałaby opracowanie projektu inżynieryjnego reaktora ARC. Jeśli tak się stanie, ukończony reaktor może zostać uruchomiony już w ciągu dekady.