أطروحة ماثياس باواي حول ماكينة Z الفرنسية
ماكينة Z الفرنسية
أطروحة ماثياس باواي
الملف متاح عبر الإنترنت في 17 يونيو 2006
يمكن العثور على هذه الأطروحة، الغنية بالتوثيق، في:
http://mathias.bavay.free.fr/these/sommaire.html
العنوان:
ضغط تدفق مغناطيسي في وضعية أقل من الميكروثانية للحصول على ضغط عالي وأشعة إكس
تم تقديمها في 8 يوليو 2002 في CEG (مركز تجارب عسكرية في جرامات، لوت).
يسمح مولد جرامات (انظر الصور أعلاه) بتوصيل نبضات كهربائية بقوة 2.5 مليون أمبير، وطولها 800 نانو ثانية.
مولد كهربائي ECF من جرامات
صورة توضح التفاصيل تشير إلى قطر المنشأة، حوالي 20 مترًا (مقابل 33 مترًا في ماكينة زد من سانديا).
رؤية مقرّبة
الجزء المركزي من منشأة ECF في جرامات
التركيب الذي ابتكره باواي، اختُبر في جرامات وفي مولد سانديا، هو مبتكر للغاية. كان السوفييت قد اخترعوا أنظمة ضغط تدفق حيث يمارس متفجر كيميائي ضغطًا على "حلقة" مكونة من مادة موصلة كهربائيًا، نحاس أو ألومنيوم. وبالتالي تُنفجر هذه الحلقة، وتحت الضغط تضغط المجال المغناطيسي الموجود داخلها، مُثبتًا مسبقًا باستخدام شحنة كهربائية تُنفَّذ في مغناطيس حلزوني باستخدام بطارية مكثفات. الفكرة التي طورتها أطروحة باواي تتمثل في استخدام "حلقة خيوط" كـ"مكبس" وتعويض الضغط الخارجي، الناتج عن المتفجرات، بـ"ضغط مغناطيسي". نجد هنا فكرتين:
- استخدام حلقة أخف، ذات كتلة أقل
- ضمان توصيل كل الطاقة إليها، حيث أن "الغاز المغناطيسي" لديه "كتلة صفرية".
وبالتالي نصل إلى مكثف مزدوج، مع... حلقتين، واحدة كبيرة وأخرى صغيرة. هذا ما كان من الممكن الحصول عليه ببساطة من بندقية البلازما لساخاروف إذا قمنا بـ... إغلاقها!
بندقية البلازما لساخاروف، مُعدّلة
نعود إلى الرسمة الأصلية. شحنة كهربائية تُنتج مجالًا مغناطيسيًا في "القذيفة" A. ثم يتم تفعيل المتفجر من الجانب الأيسر، مما يؤدي إلى تمدّد "الحلقة النحاسية".
يغلق المخروط النحاسي القذيفة، وحبس المجال المغناطيسي الذي، "مُضغوط"، يحاول إخراج الحلقة الألمنيومية إلى الفضاء الواقع بين "البندقية" النحاسية والحلقة المركزية المعبأة بالمتفجر. لكن في التركيب الجديد، نعترض إخراج هذه الحلقة، التي تتصادم بسرعة كبيرة مع الطرف المغلق للبندقية، مما يولد ضغوطًا قوية. بالطبع، قد قمنا بعمل فراغ بين الحلقة النحاسية والغطاء الموجود على الجانب الأيمن، ذو اللون الرمادي. تلعب الحلقة الألمنيومية دور "حلقة ثانية" حيث تتحول إلى بلازما أثناء المرور. تمر الحلقة المركزية أيضًا بتحول بلاستيكي.
نعود إلى أطروحة باواي. سنعثر على عناصر من التركيب المذكور أعلاه، لكنها مُشكّلة بشكل مختلف. كما ذكرنا، تُعتبر الحلقتان "بخيوط" وستتحولان إلى بلازما. يجب إنشاء ضغط مغناطيسي معين داخل الغرفة A قبل أن تُغلق. يبقى فقط استبدال العنصر الدافع، الغاز الناتج عن الانفجار، بضغط مغناطيسي. نحصل بذلك على الشكل التالي:
تركيب أطروحة ماثياس باواي
لتفهم أفضل، قد يكون من الأفضل إعادة تجميع الحالتين الموضحتين هنا في صورة واحدة. إليك أولًا هذا التركيب لباواي، في حالته الأصلية:
تركيب ماثياس باواي، في حالته الأصلية
هناك شحنتان كهربائيتان، إحداهما مُرسَّمة باللون البنفسجي، "الشحنة الأولية"، والأخرى باللون الأحمر، "الشحنة الثانوية". تنتج هاتان الشحنتان مجالًا مغناطيسيًا داخل مساحتين متماثلتين، بتصميم حلزوني. نلاحظ "حلقة" أسطوانية، وهي في الواقع مكونة من مجموعة أولى من الخيوط. تتعلم من أطروحة باواي أن الخيوط، عندما تمر عبر تيار كهربائي قوي، لا تتحول فورًا إلى بلازما معدنية. على العكس، لديها عمر افتراضي طويل، يمكن أن يصل إلى 80% من الوقت الذي يستغرقه "حائط الخيوط" للتحرك بشكل إشعاعي نحو المحور. هذا هو سر الحفاظ على التماثل المحوري في تجربة سانديا. عندما ينفجر هذا الجسم، لا يُعتبر مجموعة من الخيوط مُوزَّعة بجانب بعضها البعض، ولا حائطًا من البلازما، بل "مزيجًا من الاثنين". تم تحليل هذا الأمر من قبل مالكوم هاينز، الذي يسميه "تشكيل قشرة":
تشكيل "القشرة"
في الأعلى، الخيوط بضع لحظات بعد بدء الشحنة. تبدأ في التبخر بشكل سطحي. هذه الخيوط ما زالت قوية، محيطة بطبقة من البلازما المعدنية. في أطروحة باواي، يُذكر أن الخيوط تحتفظ بقلب بارد وصلب. تتبخر من الحواف، وتنبعث بلازما مكونة من ذرات معدنية تمتد. عندما تلتقي هذه الأسطوانات من البلازما، تتشكل "القشرة". يكتب باواي أن هذه القشرة تتشكل عندما يمر 80% من وقت الانفجار. وهذا يعني أن خلال كل هذا الوقت، تتم تدفق التيارات بشكل فردي في الخيوط. إذا كانت الانحرافات المغناطيسية والحرارية (MHD) يمكن أن تحدث في بلازما (غاز م-ionized) حيث يمكن أن تتغير كثافة التيار محليًا، وكذلك شدة المجال المغناطيسي، فإن هذا لا ينطبق على حائط الخيوط.
يُذكر في أطروحة باواي أن سرعة انتشار البخار المعدني هي 10000 متر في الثانية للكروم، و22000 متر في الثانية للألومنيوم. ترتيب حجم قطر الخيوط (عدد 240): 10 ميكرون.
لم أجد سرعة انتشار للخيوط من الفولاذ المقاوم للصدأ. أثارت فريق سانديا مفاجأة كبيرة عندما وصلت درجة الحرارة في نهاية الانفجار إلى 2 مليار درجة. قد يكون التفسير المحتمل أن سرعة انتشار بخار الفولاذ المقاوم للصدأ أقل، مما يؤخر تشكيل "القشرة" حيث يمكن أن تتشكل الانحرافات. كما ذكر أعلاه أن الخيوط تحتفظ بـ"قلب بارد"، فإنها تشكل "خيوط" فعليًا تلتقي في المحور، حيث يتشكل الحبل البلازمي في اللحظات الأخيرة من الانفجار. وبالتالي، بدلًا من مئات كيلومترات في الثانية، قد تصل السرعة الإشعاعية في لحظة الاصطدام إلى 1000 كيلومتر في الثانية. ومن ثم هذه الزيادة في درجة الحرارة المرتبطة بـ... تغيير في المادة. سؤال مفتوح.
في الوقت tm، تلتقي هذه الأغلفة البلازمية. وبالتالي نربح من ناحيتين. هذه الإغلاق تسمح بتشكيل "جدار مغلق" بالنسبة للمجال المغناطيسي، بينما عدم الانتظام في الوسط، في الاتجاه الزاوي، يعارض زيادة الانحرافات MHD ويحافظ على التماثل المحوري للعملية.
نعود إلى الرسمة من أطروحة باواي، بعد إعادة تطويرها:
![](/legacy/science/Z-mach...