ماكينة Z في سانديا (نيو مكسيكو)
الاندماج النظيف دون تلوث أو إشعاع:
قريب من الوصول!
كما أشار لي قارئ، مهووسون بتفاعل الاندماج بين النظيرين الثقيلين للهيدروجين، أي الديوتيريوم والتريتيوم، يعلم قلة قليلة من الناس أن هناك تفاعلات إنماج عند درجات حرارة أعلى (ليثيوم-هيدروجين عند 500 مليون درجة، وبرو-هيدروجين عند مليار درجة)، والتي لا تنتج سوى الهيليوم، وبالتالي لا تولد أي إشعاع أو نفايات! مع ماكينة Z (2 مليار درجة)، تم تجاوز هذه الدرجات الحرارية بشكل كبير.
مذكور من قبل قارئ، مقال جيد وحديث في ويكيبيديا
http://fr.wikipedia.org/wiki/Z_machine
26 مايو 2006
26 مايو: غياب أي تفاعل في القطاع المدني
يجب إعادة النظر في كل هذا الأمر. في فرنسا، كانت الآثار كانت شبه معدومة، باستثناء بعض الجمل في "ساينس أفي" و"ساينس أفيوور". تم إطلاق البداية من الموقع:
http://www.futura-sciences.com
. صمت تام في الصحافة الكبرى. لا شيء في "العالم للعلوم".
لنعد إلى الأصل. في جوجل، اكتب:
deeney z machine
كريس ديني هو المسؤول عن التجربة التي نُفذت في سانديا (نيو مكسيكو) استنادًا إلى أبحاث بدأتها جيرولد يوناس منذ أكثر من ثلاثين عامًا (الاندماج بواسطة حزمة إلكترونية، انظر "لصالح العلم"، عدد يناير 1979). باستخدام هذا الاستعلام في جوجل، تجد أشياء مختلفة، لكن الأكثر موثوقية هو التوجه مباشرة إلى المعلومات الأولية التي قدمها مكتب الاتصال في مختبرات سانديا. ستجد الرابط الذي يؤدي إلى إفصاح المعلومات الصادرة عن مكتب الاتصال في سانديا على العنوان التالي:
http://www.sandia.gov/news-center/news-releases/index.html
هذا يقودنا إلى التالي:
بالنسبة للمتخصصين، وصف ماكينة Z في سانديا:
(إذا لم تكن متخصصًا، فتجاوز هذه الجزء المُحاط)
يُعد جهاز PBFAZ مولدًا عالي الطاقة نبضيًا تم بناؤه في البداية لإنتاج حزم أيونية. وقد تم تعديله في عام 1996 لاستخدامه مع أحمال من نوع Z-pinch، وتم تسميته منذ ذلك الحين "Z". وهو مولد يتم فيه تضخيم التيار بطريقة تقليدية عبر خطوط مائية. يتكون من الخارج إلى الداخل من 36 مولدًا لماركس (مرئية عند أقصى نصف قطر)، ثم جزء لتكبير الطاقة عبر خطوط مائية، ثم جزء فراغي. يبلغ هذا المولد 33 مترًا في القطر و6 أمتار في الارتفاع.
المخطط:
الوقت يمثل زمن الانتقال عبر العناصر المختلفة، والتي بدورها تتكون من عناصر فرعية، وتُعطى خصائصها (زمن الانتقال، الممانعة) في الجداول الصغيرة المرتبطة. يمكن تشغيل المُفَجِّرات بالليزر (مُفَجِّر ls في المخطط)، أو تُشغَّل تلقائيًا وفي الماء (مُفَجِّرات مائية ws في المخطط). يُعطي الجدول الذي يمتد على طول المخطط (من مولدات ماركس إلى الحمل) السعة والمحاثة المكافئة للعناصر.
خطوط تحت عزل مغناطيسي Z
تخزن مولدات ماركس طاقة كهربائية بقيمة 11.4 ميغا جول، وتوفر 4.5 ميغا جول في مخرج مجموعة من خطوط مائية تُضغط النبضة (زمن تفريغ المكثف) إلى نبضة مدتها 105 نانو ثانية. يُغذي مخرج المرحلة المكونة من خطوط مائية متتالية، منفصلة بـمُفَجِّرات، خطوطًا تحت عزل مغناطيسي عبر واجهة ماء/فراغ. هذه الواجهة، ذات القطر، تنتهي في أربع أقماع (لاحظ التحول من خطوط منفصلة إلى هندسة ذات تناظر دوراني) مكدسة، خطوط تحت عزل مغناطيسي.
الاندماج المعتاد لـ Z
تُحدِّد هذه الخطوط المُزَوَّقة أربعة مستويات، تُسمى A، B، C، D. يُمكن بعد ذلك، باستخدام الاندماج الموضح في الصورة أعلاه، جمع التيارات من المستويات المختلفة، محاولة تقليل الخسائر.
يمكن بعد ذلك تغذية الحمل بنبضة بقوة 10 إلى 20 مليون أمبير لحمل Z-pinch نموذجي (أي طول 2 سم، نصف قطر ابتدائي 2 سم، وكتلة 4 ملغ)، مدتها 105 نانو ثانية. تكون الطاقة الكهربائية المُقدمة حوالي 40 تيرافات، لحمل كهذا.
لتشخيص الحالة، يعتمد على التأين السريع للخلايا بالنيون:
نعم، قرأتَ بشكل صحيح. "بليون" تعني "مليار". قم بإجراء تحقيقك الخاص. ستجد سلسلة كاملة من الإفصاحات الصادرة عن مكاتب سانديا. حتى الآن لم يكن هناك ما يُذكر. كانت درجات الحرارة ترتفع ببطء. في المقال:
http://www.sandia.gov/LabNews/LN06-04-99/zmachine_story.html
بتاريخ 4 يونيو 1999، يُقرأ:
أجرى الباحثون في سانديا كريس ديني (1644)، كريستين كوفيرديل (15344)، وفيكتور هاربر-سلابوسزويتش (15344) تجارب في ماكينة Z لدفعها إلى حدود جديدة الشهر الماضي، عندما استخدموا أقوى مصدر أشعة سينية في العالم لاختبار تأثيرات الإشعاع على المواد في تجارب صُممت لمحاكاة الاستجابة التي ستظهر بالقرب من انفجار نووي.
بشكل واضح، تُستخدم تجربة سانديا لمحاكاة (مُحاكاة) "الانفجار" الأشعة السينية الناتجة عن الانفجار النووي. في هذه المرحلة، يُعدّ الجهاز مجرد "مصدر أشعة سينية".
خلال تجاربهم، أنتجت ماكينة Z أكثر من 100 كيلو جول من الأشعة السينية (كيلو جول يرمز إلى الكيلو جول، وحدة قياس الطاقة المشعة)، عند 4.8 كيلو إلكترون فولت (كيلو إلكترون فولت لقياس طيف لون الأشعة السينية). هذه الكمية من الطاقة المشعة تضيف قدرة كبيرة على إجراء تجارب تأثير الأسلحة؛ أما المصادر الأخرى عند هذه الطاقة الأشعة السينية فقد أنتجت فقط 10 كيلو جول.
"نحن متحمسون لأننا وصلنا إلى هذه النقطة المهمة"، يقول كريس. "فقد قلّت قدرات الاختبار تحت الأرض، لكن هذا أقرب إلى 'الواقع الحقيقي' الذي وصلنا إليه من خلال ماكينات Z-pinches."
كريس وكريستين وفيكتور، بالتعاون مع مارك هيدمان، بيل باريت، وبريت بيدو (جميعهم من 15344)، استخدموا ماكينة Z ومصادر أخرى لتحديد كيفية استجابة المواد (في هذه الحالة مواد مرشحة لجهاز نيوترون) عند تعرضها لمستويات عالية من الإشعاع. عندما تنفجر السلاح النووي، تُنتج مستويات عالية من الإشعاع، التي يمكن أن تسبب فشلًا في الأنظمة القريبة والبعيدة. لمنع الفشل، يجب أن تُعتمد مكونات الأسلحة ونظامها من قبل سانديا عند مستويات إشعاعية محددة حسب الحاجة. اختبار المواد عند جرعات وإيقاعات إشعاعية عالية، مع الحسابات الحاسوبية المتقدمة، يُعد خطوة كبيرة في اختيار مواد المكونات للأسلحة.
سيتم استخدام المعلومات المستخلصة من تجارب ماكينة Z لتأكيد النماذج الحاسوبية. يقول كريس إن النماذج الحاسوبية تُعتمد عليها بشكل متزايد لاعتماد المكونات من خلال برنامج "الحاسوب الاستراتيجي المسرع" (ASCI) لأن البيئة المناسبة للاختبارات ليست دائمًا متاحة.
"إذا كانت نتائجنا قريبة من النماذج الحاسوبية للحدث نفسه، فهذا يعني أن النموذج في المسار الصحيح، مما يمنحنا ثقة أكبر في ما يخبرنا به النموذج في الحالات التي لا يمكننا اختبارها"، يقول كريس.
منذ عام 1992، عندما توقفت الاختبارات النووية الكاملة في الولايات المتحدة، كان العلماء يطورون طرقًا جديدة للتحقق من موثوقية الأسلحة دون إ detonation فعلية. في محاكاة فوق سطحية مثل ساتورن وZ في سانديا، طوّر العلماء مصادر أشعة سينية يمكن استخدامها لاختبار المواد والأجزاء. وقد سمح الجهاز القوي Z بشكل خاص بإجراء تجارب في بيئة فيزيائية أكثر واقعية مما كان ممكنًا سابقًا.
كانت هذه التجارب حديثة، وليست فقط داخل سانديا، بل داخل مجتمع الأسلحة النووية، يقول كريس. كانت تجارب تطوير مصدر الأشعة السينية على Z ممولة من رالف شنايدر في وكالة تقليل التهديد النووي (DTRA) لتعزيز القدرات الفريدة للاختبار داخل مجتمع الأسلحة النووية، خاصة في مجالات الاهتمام التابعة لوزارة الدفاع. وقد استفاد فيكتور هاربر-سلابوسزويتش وبيل باريت من هذا التطوير لجمع بيانات لبرامج تطوير واعتماد المكونات في سانديا.
ماكينة Z هي مسرّع طاقة نبضية تتكون من مكثفات، تشبه البطاريات الكبيرة، والتي تُشحن بالكهرباء لأكثر من دقيقة. يتم إطلاق الكهرباء خلال 100 مليار جزء من الثانية، مما يؤدي إلى نبضة بقوة 50 تيرافات و18 مليون أمبير. تتجه هذه النبضة نحو مجموعة من الأسلاك، تُسمى الحمل، مما يُنتج بلازما. تنكمش هذه البلازما نحو المحور في ما يُعرف بـ"Z-pinch"، وتنبعث أشعة سينية.
تقول كريستين إن إنجازًا آخر تم تحقيقه في هذه التجربة الأخيرة باستخدام ماكينة Z هو استخدام تقنية "مُدمجة" للأسلاك في الحمل.
تم تطوير هذه التقنية نظريًا من قبل ميليسا دوغلاس (1644) وآخرون في مختبر البحوث البحرية الأمريكية وفي فرنسا.
في التجارب السابقة باستخدام أكوام أسلاك التيتانيوم، كان الباحثون دائمًا يختبرون باستخدام كومة واحدة من أسلاك التيتانيوم، بحد أقصى 160 سلكًا. هذه المرة، تم وضع كومة ثانية من 48 إلى 70 سلكًا من التيتانيوم داخل الكومة الأولى التي تتراوح بين 96 إلى 140 سلكًا، مما يوفر استقرارًا أكبر أثناء الانكماش نحو المحور. يُحسّن هذا الاستقرار الجودة في Z-pinch ويُعزز فائدة الإشعاع المنبعث.
تم استخدام أكوام أسلاك مدمجة سابقًا على Z، لكن فقط باستخدام أسلاك من التنجستين. أنتجت هذه التجارب مئات التيرافات من الأشعة السينية لدعم برنامج الاندماج بالحُبس الحراري. استخدم كريس وكريستين التيتانيوم في تجاربهم لاختبار الإشعاع لأنه يوفر مصدرًا أقوى وأكثر طاقة للأشعة السينية.
كجزء من هذه التجارب، تم وضع مواد مرشحة لجهاز نيوترون على مسافات مختلفة من المصدر، عادةً من قدم ونصف إلى أربعة أقدام. باستخدام أدوات التشخيص لتحديد كمية التوتر الناتج عند كل مسافة، ومع مراقبة المواد بعد نبضة الأشعة السينية، يمكن للباحثين رؤية تأثيرات الإشعاع.
"نحن نبحث بشكل خاص عن الأضرار التي تحدث في المواد، ونتحقق مما إذا كان الإشعاع يسبب أضرارًا، وما نوع هذه الأضرار. على سبيل المثال، نريد معرفة ما إذا كانت المادة تتشقق أو تتكسر أو تنفصل"، تقول كريستين. "اختبارات ماكينة Z توفر لنا أداة قيّمة لفهم أي المواد يمكنها الصمود أمام التعرض العالي للإشعاع."
الباحثون في سانديا كريس ديني، كريستين كوفيرديل، وفيكتور هاربر-سلابوسزويتش قد دفعوا ماكينة Z إلى حدود جديدة في الأشهر الأخيرة، باستخدام مصدر قوي للأشعة السينية لاختبار مقاومة المواد المعرضة للاشعاعات الشديدة الناتجة عن الانفجارات النووية.
خلال هذه التجارب، أنتجت ماكينة سانديا 100 كيلو جول من الطاقة عند 4.8 كيلو إلكترون فولت.
يستمر المعلق في التأكيد على الجوانب "مصدر بسيط للأشعة السينية".
هذه الكمية من الطاقة مهمة جدًا. في الواقع، أنتج هذا المصدر 100 كيلو جول، بينما لم تُنتج حتى الآن سوى 10 كيلو جول.
يقول ديني إنه "متحمس جدًا"، لأنه "تبدأ هذه التجارب في الاقتراب من التدفق الذي يُحصل عليه في التجارب النووية تحت الأرض". يشرح النص أهمية اختبار مقاومة المواد المعرضة لتلك التدفقات العالية من الأشعة السينية. ويُشيد الجميع لاحقًا بتوافق النتائج مع المحاكاة الحاسوبية، مما يعني "أن المسار المُتبّع كان صحيحًا". يُذكر أن هذا البرنامج بدأ في عام 1992. في الأسفل، ستجد، مستخرجًا من مقال "لصالح العلم" لعام 1999، صورة للنظام الأولي الذي تم إنشاؤه في الولايات المتحدة، في مختبر هاري دايموند العسكري بالقرب من واشنطن، لاختبار مقاومة الرؤوس الحربية للإشعاعات المنبعثة من انفجارات الرؤوس الحربية المضادة للصواريخ البالستية.
يوضح النص أن ماكينة Z تعتمد على نظام مكثفات، والتي تُشحن خلال دقيقة. ثم تُطلق الطاقة خلال 100 نانو ثانية (عشر جزء من الميكروثانية)، بقوة 50 تيرافات وشدة كهربائية تبلغ 18 مليون أمبير. تُرسل النبضة إلى نظام أسلاك، يُشكل الحمل، والذي يتحول إلى بلازما، والتي تنكمش حسب المحور، مكونة ما يُعرف بـ"ماكينة Z-pinch".
نظرة على النص المكتوب باللون الأحمر:
تم تطوير هذه التقنية نظريًا من قبل ميليسا دوغلاس وفريقها في مختبر البحوث البحرية الأمريكية
وفي فرنسا ( * ).
في البداية، استُخدمت ترتيبات من 160 سلكًا من التيتانيوم. ثم تم الانتقال إلى نظام ثانٍ مع جهازين من الأسلاك، مركّزين، مما يوفر استقرارًا أفضل أثناء الانكماش حسب المحور النظام (انظر أدناه).
هذا النظام الجديد (الترتيب المدمج) مع مجموعتين من الأسلاك مُنظمة على سطح أسطواني، مُركّزة بشكل مركزي، يضمن كفاءة أعلى في هذه "ماكينة Z-pinch" (حيث تُركّز البلازما حسب المحور OZ للنظام).
تم استخدام هذا الترتيب مع عدة مجموعات من الأسلاك سابقًا باستخدام أسلاك من التنجستين (ذات نقطة انصهار عالية).
أنتجت هذه التجارب مئات التيرافات (أفترض أن هذه قوة قصوى). كانت هذه التجارب ضمن إطار برنامج الحبس الحراري للاندماج (إشارات إلى برنامج يوناس الذي بدأ في سبعينات القرن الماضي). استخدم كريس وكريستين التيتانيوم في تجاربهم لاختبار الإشعاع لأنه يمكنه التصرف كمصدر قوي للأشعة السينية.
كجزء من هذه التجارب، تم وضع مواد مرشحة لجهاز نيوترون على مسافات مختلفة، تتراوح من قدم ونصف إلى أربعة أقدام. ثم حاول الباحثون تحديد التأثير التدميري للأشعة السينية المنتجة على هذه الأجهزة.
إذًا، تُظهر التجربة الهدف منها، التي تم إنشاؤها كمصدر للأشعة السينية لاختبار مقاومة الرؤوس الحربية أمام أنظمة مضادة للصواريخ.
يُركّزون بشكل خاص على ملاحظة الأضرار التي تحدث على هذه الأجهزة، وكذلك نوع التلف الذي تُعاني منه. نحن نبحث، على سبيل المثال، لمعرفة ما إذا كانت هذه المواد تتشقق أو تنكسر أو تنفصل.
وتضيف كريستين:
"هذه التجارب باستخدام ماكينة Z تُعد أداة قيّمة جدًا لفهم كيف يمكن للمواد أن تتحمل التعرض العالي للإشعاع."
( * ) في فرنسا، أُجريت دراسات في DAM (قسم التطبيقات العسكرية)، لكنها لم تُحظَ بدعم كبير لأنها كانت تُشكل تهديدًا للنظامين "الكاثدرالين" للهندسة، وهما مشروع ميجا جول ومشروع إتر.
الجذور: النظام "أورورا" الذي تم تصويره في عام 1976 في المختبر العسكري هاري دايموند بالقرب من واشنطن. كان هذا المصدر، الذي بلغ في ذلك الوقت 20 تيرافات، يعمل تحت عشرة ملايين فولت وينتج نبضات مدتها 100 نانو ثانية. لكنه كان مذكورًا "أن أورورا غير قابل للاستخدام في الاندماج".
هنا، عُد إلى أعلى الصفحة واقرأ الخبر الذي نُشره مختبرات سانديا في 8 مارس 2006. دعنا نترجمه:
مختبرات سانديا الوطنية
للاستخدام الفوري
ماكينة Z في سانديا تجاوزت ملياري درجة كلفن
ألبوقيركي، نيو مكسيكو. أنتجت ماكينة Z في مختبر سانديا بلازما حرارتها تجاوزت ملياري درجة كلفن، وهي درجة حرارة أعلى من تلك التي توجد في قلب النجوم (20 مليون درجة في مركز الشمس).
هذا التدفق غير المتوقع للطاقة، إذا تم تفسير سببه، وإذا تم استغلاله، قد يعني أن آلات تستخدم طاقة الاندماج، أصغر وأرخص (من إتر المُشكِّك)، قد تُنتج يومًا ما نفس كمية الطاقة التي تُنتجها المنشآت الكبيرة.
قد يفسر أيضًا كيف تتمكن كائنات في علم الفلك مثل الانفجارات الشمسية من الحفاظ على درجات حرارة عالية جدًا. (أنا لدي تفسير آخر: http://www.jp-petit.com/science/couronne_solaire/couronne_solaire.htm، لكن دعنا نمرّ)
قد يُقدّم هذا الإشعاع الشديد دليلًا تجريبيًا لتأكيد البرامج الحاسوبية التي تضمن أمن وحالة مخزون الأسلحة النووية، وهي المهمة الرئيسية لماكينة Z (بمعنى بسيط: المعلق لا يبدو أنه يدرك أن درجة الحرارة المُحققة تجعل ماكينة Z أكثر من مجرد مصدر أشعة سينية لاختبار "الصلابة" للرؤوس الحربية أمام أنظمة مضادة للصواريخ!).
في البداية، لم يُصدّقها رئيس المشروع كريس د