El reactor de fusión high beta (también conocido como la cuarta generación de prototipos T4) es un proyecto que está siendo desarrollado por un equipo dirigido por Charles Chase, de Lockheed Martin's Skunk Works. La configuración de "high beta" permite un diseño de reactor de fusión compacto y un rápido cronograma de desarrollo. Fue presentado por primera vez en el Google.
El plan de Lockheed Martin es el de "construir y probar un reactor de fusión compacto en menos de un año con un prototipo a seguir dentro de los cinco años."
El proyecto se inició en 2010.
En octubre de 2014 Lockheed Martin anunció que van a tratar de desarrollar un reactor de fusión compacto que se ajuste a "en la parte posterior de un camión" y producir una salida de 100 MW - suficiente para abastecer a una población de 80.000 personas.
El diseñador jefe y líder del equipo técnico para el reactor de fusión compacto (CFR) es Thomas McGuire, que hizo su tesis doctoral sobre fusores en el MIT. McGuire estudió la fusión como fuente de propulsión espacial en la universidad en respuesta a un deseo de la NASA para mejorar los tiempos de viaje a Marte.
Lockheed Martin está utilizando una combinación de corona de confinamiento y espejos magnéticos para mantener el plasma. Las coronas son fuertemente curvadas por campos magnéticos. Idealmente, el plasma forma una envoltura a lo largo de la superficie de las coronas y el plasma escapará a través de lo largo del eje y los bordes del campo agudamente curvado. Este diseño intenta reciclar el plasma perdido a lo largo de los bordes de nuevo en las coronas.
El CFR utiliza dos conjuntos de espejos. Un par de espejos de anillo se coloca dentro de la vasija del reactor cilíndrico en cada extremo. El otro conjunto de espejos rodea el cilindro del reactor. Los imanes de anillo producen un tipo de campo magnético conocido como una cúspide diamagnético, en el que las fuerzas magnéticas cambian rápidamente de dirección y empujan los núcleos hacia el punto medio entre los dos anillos. Los campos de los imanes externos empujan los núcleos de vuelta hacia los extremos de los vasos.
Una de las innovaciones de este proyecto es el uso de imanes superconductores. Permiten a fuertes campos magnéticos que se crean con menos energía que los imanes convencionales. El CFR no tiene ninguna corriente neta, que las reclamaciones de Lockheed elimina la principal fuente de inestabilidades del plasma. El plasma también tiene una relación favorable de superficie a volumen, lo que mejora confinamiento. pequeño volumen del plasma reduce la energía necesaria para lograr la fusión. El proyecto tiene previsto sustituir los emisores de microondas que calientan el plasma en sus prototipos con la inyección de haces neutros, en el que los átomos de deuterio eléctricamente neutros transfieren su energía al plasma. Una vez iniciada, la energía de fusión mantiene la temperatura necesaria para los eventos de fusión posteriores. beta del CFR (relación de presión de plasma a la presión campo magnético) es un orden de magnitud mayor que en tokamaks.
Lockheed Martin está orientada a un dispositivo relativamente pequeño que es aproximadamente del tamaño de un motor a reacción convencional. El prototipo es de aproximadamente 1 metro por 2 metros de tamaño. La compañía afirma que esto permite un ciclo de desarrollo mucho más rápido ya que cada ejemplar del diseño se podría producir con mayor rapidez ya un costo mucho más bajo que los proyectos a gran escala, tales como Conjunta y European Torus o ITER.
Los imanes de anillo requieren protección de la radiación de neutrones dañinos del plasma. También las temperaturas de plasma deben llegar a muchos millones de grados Kelvin. Los imanes tienen que mantenerse justo por encima del cero absoluto para mantener la superconductividad.
El componente 'manta' que recubre la vasija del reactor tiene dos funciones: captura los neutrones y transfiere su energía a un refrigerante y obliga a los neutrones que chocan con átomos de litio, transformándolos en tritio para alimentar el reactor. El peso de la manta es un elemento clave para las aplicaciones móviles. El proyecto estima que podría pesar 300-1000 toneladas.
Los resultados técnicos que se presentan en el experimento T4 por el Dr. Tom McGuire en 2015 mostraron un plasma frío, parcialmente ionizado con los siguientes parámetros: temperatura electrónica pico de 20 electrón-voltios, 1E-16 densidad de m-3 de electrones, la fracción de ionización de menos de 1%, y 3 kW de potencia de entrada. No se presentaron velocidades de confinamiento o de reacción de fusión.
Dos tipos de reactores teóricos fueron presentados por Tom McGuire en 2015. Una configuración ideal que pesa 200 toneladas métricas con 1 metro de blindaje contra la radiación criogénica y 15 Imanes Tesla . También se presentó una configuración de reserva con un peso de 2.000 toneladas métricas, de 2 metros de blindaje contra la radiación criogénica, y 5 imanes Tesla.
Lockheed Martin ha solicitado tres patentes US application 20140301518A1,US application 20140301519A1 y US application 20140301517A1.
El profesor de física y director del Laboratorio Nacional de Fusión del Reino Unido Steven Cowley pidió datos más elaborados, señalando que el pensamiento actual en la investigación de la fusión es que "cuanto más grande mejor". Otros reactores de fusión alcanzan 8 veces la mejora en régimen de calor cuando se duplica el tamaño de la máquina.