Z-maskin

Z-machine ( eng.  Z machine , Z Pulsed Power Facility ) är en experimentanläggning och en av världens största källor till röntgenstrålning . Den är avsedd för undersökning av material under förhållanden med extrema temperaturer och tryck . Anläggningen tillhör forskningsinstitutet Sandia National Laboratories och ligger i Albuquerque , New Mexico , USA . Dessutom används dess data i fredliga och militära kärnkraftsprogram.

Titel

Namnet "Z-maskin" beror dels på den vertikala riktningen av strålningen ( OZ applicate axis ), och dels på den vertikala drivningen. Ett annat namn för installationen är Z-pinch .

Enhet

Z-maskinen är en cylinder 32 m i diameter och 6 m hög, omgiven av 36 radiella elektriska ledare över 1 m i diameter. I mitten av kärlet, som är fyllt med avjoniserat vatten för isolering , finns en vakuumkammare med en diameter på 3 meter. Kammaren innehåller den så kallade Z-Pinch - en speciell anordning av 300 volfram parallella trådar i riktning mot Z-axeln, 20 cm hög. Tjockleken på volframtråden är 10 mikron - ungefär 1/10 av tjockleken på en mänskligt hår. I mitten av cylindern av trådar är en plastbehållare fylld med en blandning av deuterium och tritium . För att smältning ska vara möjlig måste blandningen snabbt komprimeras och upphettas. Detta kan uppnås genom elektromagnetiskt strålningstryck med hjälp av en röntgenapparat.

För att skapa den erforderliga strålningen under en mycket kort period på mindre än 100 nanosekunder, riktas en elektrisk ström på 20 miljoner ampere samtidigt genom alla 36 radiella ledarna. Tunna volframtrådar i mitten avdunstar och förvandlas till en mycket het joniserad gasplasma . En elektrisk impuls skapar ett starkt magnetfält i ett elektriskt ledande plasma medan kompression och uppvärmning sker - den så kallade Pinch-effekten . Materialet i väggarna som omger cylindern värms upp till en temperatur på flera miljarder kelvin . Detta leder till det faktum att cylindern för ett ögonblick[ förtydliga ] avger en intensiv röntgenpuls med en toppeffekt på 290 TW. När denna puls når kapseln med deuterium och tritium, krymper den under strålningstrycket till en bråkdel av deras ursprungliga storlek och värms upp. Inom några nanosekunder uppnås en effekt på 80 gånger energiförbrukningen för hela jorden.

Spänningen som krävs för att skapa en så hög ström genereras med hjälp av Marx Generators .

Fungerar

År 2003 lyckades forskare använda en 120 TW-puls för att komprimera kapseln till en sjundedel av dess ursprungliga storlek [1] . Under dessa förhållanden blev det möjligt att bilda en heliumkärna från deuterium- och tritiumkärnor . Forskare uppskattar den frigjorda energin till 4 MJ.

2006 blev det känt att man med hjälp av installationen kan få plasma med en temperatur på över 2 miljarder kelvin.

På grund av den mycket höga spänningen är strömförsörjningsutrustningen nedsänkt i kammare fyllda med transformatorolja och avjoniserat vatten , som fungerar som isolatorer. Den elektromagnetiska pulsen skapar dock ett sken runt metallföremål.

Perspektiv

Efter slutförandet av experimenten är det planerat att bygga en maskin av en ny generation av enheter - ZR-Machines. Det är planerat att öka röntgenpulsen till 350 TW.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Sandia National Laboratories - Nyhetsmeddelande - Z producerar fusionsneutroner (26 november 2005). Tillträdesdatum: 29 januari 2017. Arkiverad från originalet den 26 november 2005.

Länkar

På främmande språk

På ryska