Více než dvě miliardy stupňů! Analýza článku Malcolma Hainese (duben 2006)

Více než dvě miliardy stupňů!

Článek Malcoma Haines

Vydáno 24. února 2006 v Physical Review Letters

Aktualizováno 16. července 2006 (data na konci stránky o růstu proudu v Z-machine)

Aktualizace z 18. března 2008. V důsledku článku publikovaného v časopise Science et Avenir

Pro nevědce

:

Čtenáři se ptají, zda tyto iontové teploty přesahující dvě miliardy stupňů byly skutečně měřeny. Odpověď je ano. Nicméně byl pozorován zmatený jev již v roce 1998 ve výzkumech komprese plazmatu prováděných s pomocí Z-machine. Tyto experimenty se týkaly různých konfigurací. Například v jedné z nich, když "síť" implozovala, byl vyslán "proud plynu", "mračno plynu" přesně do středu, které bylo následně komprimováno. Emise rentgenového záření umožnila měření elektronové teploty. Plazma je směs "dvou druhů": ionty, těžké, a elektrony, lehké. V "železném plazmatu", v "ionizovaném železe", jádra železa (56 nukleonů, 26 protonů) jsou 100 000krát těžší než elektrony (jádra jsou tvořena "nukleony" s velmi podobnými hmotnostmi: protony a elektrony. Elektron je 1850krát lehčí než proton).

Také v trubici s neonem jsou "tyto dva druhy", elektrony a ionty neonu (i když v tomto případě nebyly úplně zbaveny svého "elektronového obalu"). Když je trubice v provozu, obsahuje směs "dvou teplot", kde plyn tvořený atomy a ionty neonu zůstává chladný. (můžete se jí dotknout rukou), ale "elektronový plyn" je mnohem teplejší, dosahující 10 000°. Proč necítíte tuto teplotu rukou? Protože elektrony, chudé, jsou příliš šetřivé, aby vám předaly energii, teplo. Na druhé straně mají dostatek energie, aby pomocí srážek vzбудили fluorescenční povlak pokrývající vnitřek trubice. To je důvod, proč se jim říká "fluorescenční trubice". Fluorescence je schopnost absorbovat záření a znovu ho vysílat v jiné frekvenci. Tak fluorescein absorbuje sluneční záření a vysílá v zelené. Košile z nylonu mohou absorbovat ultrafialové záření a vysílat v viditelném spektru (to je "černé světlo" v moderních diskotékách) atd. Tento bílý povlak trubice s neonem je bombardován elektrony, které mají energie odpovídající UV oblasti, ale při srážkách s látkami tvořícími povlak způsobují znovuvysílání v viditelném spektru. Tento povlak je složen tak, že při znovuvysílání je jeho světlo co nejblíže viditelnému světlu. Ale to není úplně pravda. To je důvod, proč světlo neonových trubic vám připadá tak "divné".

Důležité je, že mohou existovat "dvou teplotní" prostředí. Důvodem této situace je, že elektrické pole v trubici, spojené s napětím elektrod, předává energii především elektronům, kteří ji předávají iontům přes srážky. Ale protože přenos energie mezi elektronovým a iontovým plynem není účinný, může být velký rozdíl teploty. To je zejména díky tomu, že prostředí je zředěné. Pokud trubice uniká a tlak roste, tato "nerovnovážná situace" okamžitě zmizí. Silně vázaný na ionty, elektronový plyn se rychle ochladí. Pak tyto elektrony, méně "neklidné" (absolutní teplota v plynu odpovídá pohybu tepelného pohybu), se klidně vrátí k atomům, které se zase ionizují, stávají se neutrálními.

Experiment Z-machine vedl k velmi zvláštní situaci. Vystupují dvě složky:

• Elektronový plyn - Iontový plyn (v oceli, hlavně jádra železa, kladně nabitá)

Když lidé od roku 1998 pokoušeli vysvětlit své měření, měli k dispozici pouze elektronovou teplotu, prováděním měření na vyzařovaném rentgenovém záření. Proč je elektronový plyn v těchto experimentech hlavním zdrojem tohoto záření? Protože kolem plazmatu je velmi vysoké magnetické pole. Když elektrony, letící rychlostí 40 000 km/s, vstupují do této oblasti, kde panuje toto silné magnetické pole, způsobí, že se spirálově pohybují. Pak "křičí", vyzařují "zbrzdnění". Měřením tohoto rentgenového záření, které vzniká, byli experimentátoři schopni změřit teplotu tohoto elektronového plynu: 35 milionů stupňů ve výše uvedených experimentech.

Ale pomocí vzorců ( "Bennettova vztah" ), pokud se pokoušeli odhadnout teplotu, kterou by měly ionty železa mít, aby vyrovnaly obrovskou "magnetickou tlak", vně plazmatu, museli připustit, že musí mít výrazně vyšší hodnotu. Již v roce 1998, bez ohledu na provedené experimenty, tento rozdíl teplot byl zřejmý. Byly potřeba tyto vysoké hodnoty, aby plazma nebylo okamžitě zničeno magnetickým tlakem. Vidíme, že to naznačuje stav mimo rovnováhu (v termodynamické rovnováze jsou všechny teploty složek směsi plynů stejné), stav dvou teplot, obrácený oproti neonové trubici, kde tentokrát byl iontový plyn teplejší než elektronový.

Jednoduchá poznámka: co vytváří "termodynamickou rovnováhu"? Jsou to výměny energie mezi částicemi, přes srážky. Energie je například kinetická energie 1/2 m i <v i 2>. Proč index i? Protože plazma je směs různých druhů, v i je rychlost tepelného pohybu a <v i 2> je "průměrná kvadratická rychlost". Tak 1/2 m i <v i 2> je průměrná kinetická energie, v daném druhu. To je definice absolutní teploty, která udává průměrnou kinetickou energii (tepelného pohybu) daného druhu, podle vztahu:

3/2 k T i = 1/2 m i <v i 2>

kde k je Boltzmannova konstanta, která činí 1,38 10 -23

Ve srážkách částice vyměňují energii. Tento jev vedou k rovnoměrnému rozdělení energie. Když jde o čistě kinetickou energii, různé druhy se snaží získat stejnou kinetickou energii tepelného pohybu. Takže stejné absolutní teploty:

T i = T j

Mějme dvě částice různých hmotností m i a m j a nechť i je lehčí.

Teorie plynu nám říká, že rychlost přenosu kinetické energie ve srážce bude úměrná poměru 2 m i / m j

Pokud jsou hmotnosti velmi odlišné, návrat k termodynamické rovnováze bude ... náročný. To je důvod, proč v fluorescenční trubici můžeme najít výrazný stav mimo rovnováhu (elektronová teplota: 10 000° K, teplota iontů a neutrálních atomů: 300°K, poměr 33). Elektrické pole znovu urychlí elektrony mezi srážkami (ionty, příliš těžké, jsou na to málo citlivé). Udržuje tento stav mimo rovnováhu. Pokud jej vypneme, elektronový plyn se rychle ochladí, rychlostí několika srážek. Tímto způsobem elektrony, které mají nyní mnohem nižší kinetickou energii než energie ionizace, jsou zachyceny ionty. Prostředí se ionizuje.

Poznamenejme na okamžik, že při dané teplotě (dostatečné pro to, aby prostředí bylo ionizované, aby byly volné elektrony) rozdíl hmotností způsobí, že rychlosti tepelného pohybu elektronů a iontů jsou velmi různé. Uvažme případ plazmatu deuterium-tritium s průměrnou atomovou hmotností 2,5 (2 pro deuterium, 3 pro tritium). Představme si, že iontový plyn je na 100 000 000° stupňů (v tokamaku). Rychlost tepelného pohybu bude:

přibližně (3 k T i /m i ) 1/2

Hmotnost protonu je 1,6 10 -27 kilo

Průměrná hmotnost iontů vodíku je tedy 1,6 10 -27 x 2,5, tedy 4 10 -27 kilo

Průměrná rychlost tepelného pohybu iontů v tokamaku je tedy 10 6 m/s, tedy tisíc kilometrů za sekundu. Zajímavé číslo, které si zapamatujte. V tokamaku je nastavena termodynamická rovnováha. Teplota elektronového plynu je stejná jako u iontů. Ale rychlost tepelného pohybu elektronů je vyšší než u iontů, v opačném poměru odmocniny hmotnostního poměru.

Hmotnost elektronu je m e = 0,91 10 -30 kilo

V těžkém vodíkovém plazmatu je poměr hmotností 4400, a poměr rychlostí tepelného pohybu je odmocnina tohoto čísla, tedy 66. Rychlost tepelného pohybu elektronů v tokamaku je tedy 66krát vyšší než u iontů a to je 66 000 km/s a to je 20 % rychlosti světla. Jednoduchá poznámka.

V plazmatu železa Z-machine je poměr hmotností dosažen 100 000. V rovnovážném plazmatu železa by poměr rychlostí tepelného pohybu mezi elektrony a ionty železa byl 316. Ale jak uvidíme dále, plazma železa Z-machine je velmi mimo rovnováhu. Rozdíl oproti fluorescenčním trubicím je ten, že teplota elektronů je 100krát nižší než u iontů. Jde tedy o nový typ plazmatu ve stavu mimo rovnováhu.

Je to nové prostředí, málo známé, které je třeba prozkoumat. Ve skutečnosti je to pravý západní závod pro experimentátory a teoretiky. Z-machine je především silný elektrický generátor:

Z-machine Sandia, před rokem 2007

( byla upravena a přeměněna na ZR, Z "refurbished")

Dává impulsy 18 milionů ampér, za 100 nanosekund. Nanosekunda je miliardtinou sekundy. Elektrický proud roste lineárně: křivka růstu elektrického proudu v Z-machine (analogická v ZR)

Z-machine ZR, provozovaná od roku 2007, schopná dosáhnout 26 milionů ampér, stále za 100 nanosekund

Z-machine posílá tento proud do "trubice s dráty", drátového "síťového" krytu o výšce 5 cm a průměru 8 cm, složeného z 240 drátů z oceli, tenčích než vlásek: .

Složení "trubice s dráty"

Každým drátem prochází tedy:

75 000 ampér

Každý drát vytváří magnetické pole, které interaguje s sousedními dráty podle síly Laplace I B . Tyto síly jsou dovnitř a snaží se všechny tyto dráty sesbírat podél osy systému.

Síly Laplace se snaží sesbírat dráty podél osy systému

Kresba, která měla mnohem víc u Gerold Yonas, vynálezce stroje

Při sesbírání se kovové dráty postupně sublimují:

Formace slupky plazmatu

( disertační práce Mathias Bavay )

Je to struktura z drátů, která udržuje osymetrii a zabrání vzniku MHD nestabilit. Názory jsou rozděleny ohledně chování drátového "síťového" krytu během této imploze. Drát je obklopen plazmatem železa. Experiment ukazuje, že dráty zanechají za sebou "kometární ocas", který představuje 30 % jejich hmotnosti.

Schéma této imploze lze vypočítat (viz dále). Poloměr této klece je 4 cm a čas 100 nanosekund, průměrná rychlost konvergence je 400 km/s. Ve skutečnosti je zrychlení přímo před dotykem. Rychlost iontů před nárazem je mezi 550 a 650 km/s. Udržení osymetrie způsobí, že toto železné plazma vytvoří během imploze drát o průměru 1,5 mm.

Ionty a elektrony se pohybují stejnou rychlostí k ose. Nelze oddělit dvě populace kvůli silným elektrostatickým silám, které je spojují. Když se tyto částice, ionty železa a elektrony, srážejí v blízkosti osy, dochází k termalizaci, tedy v principu, že kinetická energie spojená s radiální rychlostí se rozděluje do všech směrů. To platí pro ionty i pro elektrony.

Začněme tím, že zapomeneme na elektrony a představme si populaci objektů o hmotnosti rovné hmotnosti iontů železa, která se nachází v blízkosti osy rychlostí 650 km/s.

Hmotnost iontů železa je 9 10 -26 kilo

Napíšeme:

3/2 k T i = 1/2 m i V 2 V = 600 km/s

Získáme teplotu iontovou 925 milionů stupňů. Jednoduchá konverze této radiální rychlosti na tepelnou rychlost iontů.

Proveďme stejný výpočet pro elektrony, získáme teplotu o 100 000krát nižší, kolem 9250 stupňů. Silný stav mimo rovnováhu. Pak začnou hrát roli srážky. Pro ionty, Malcom Haines spočítal, že čas relaxace (čas termalizace plynů iontů, vytvoření rozdělení rychlostí) je 37 pikosekund, tedy 3,7 10 -11 sekundy. Tento čas je malý ve srovnání s "časem stagnace" plazmatu ve formě hyperhustého a hyperhorkého drátu, velikosti tužkového špičky.

Měření (vyzařování rentgenového záření "zbrzdnění", interakce elektron-iont) dávají teplotu 30 milionů stupňů. Tedy elektronový plyn byl zahřát. Toto se prozkoumá dále. Zvykem se uvádějí vysoké teploty v elektronvoltách, podle vztahu

e V = k T

s e (jednotková elektrická náboj) = 1,6 10-19 coulomb

Pokud máme prostředí, které představuje teplotu, zahřátou v "elektronvoltu", která je "1 eV", odpovídá tomu teplota T = e / k = 11 600° K

Protože pracujeme s řády velikosti, často se konvertují elektronvolt na Kelvin, jednoduše T = 10 000 V

Tak "keV", kilo-elektronvolt odpovídá 10 000°

Měření vyzařování (v oblasti rentgenového záření) dávají teplotu 30 keV, kterou zaokrouhlujeme na 30 milionů stupňů.

Další problém: zjistíme, že plyn iontů je 3 až 4krát teplejší než bychom získali jednoduchou termalizací. Měření teploty dávají hodnotu vyšší než 2 miliardy stupňů, dosahující maximální hodnoty 3,7 miliardy stupňů. Odkud tedy pochází energie? Opět se o tom bude mluvit dále; .

Měření teploty byly provedeny pomocí klasické metody vyhodnocení rozšíření spektrálních čar efektem Doppler. Jádra (stejně jako atomy, molekuly) vyzařují záření podle určitého spektra, které má charakteristické čáry.

Pokud je prostředí relativně chladné, jsou tyto čáry tenké.

Spektrum emise oceli "relativně chladné", zahřáté na teplotu 100 000° K

Identifikujeme čáry chromu (první, vlevo), pak ty manganu, tvrdého železa a niklu.

V této oceli oceli obsahuje uhlík 0,15 % směsi a jeho čáry nejsou viditelné.

Tyto čáry odpovídají elektronovým excitacím. Okolo jádra obíhají elektrony na určitých drahách, pro důvody spojené s kvantovou mechanikou (kvantifikace drah). Jakýkoli příliv energie může způsobit "přechod", tedy změnu dráhy jednoho elektronu. Tato změna se vždy děje ve směru migrace elektronů na vzdálenější dráhu, která představuje více energie. Není třeba dělat složité výpočty, abychom toto zjistili. Víte velmi dobře, že pro umístění hmotných nábojů na dráhu, čím výš je dráha, tím větší raketa je potřeba. Příliv energie tedy umístí elektron na "vyšší" dráhu, dál od jádra. Nezůstává tam dlouho (existuje doba života těchto vzrušených stavů) a brzy se vrátí do několika nanosekund na nižší dráhu od jádra. Tímto způsobem ztrácí energii, která je vyzařována ve formě fotonu, jehož energie je rovna rozdílu energie mezi dvěma hladinami dráhy. Odtud toto spektrum v "čarách".

Atom jako železo má 26 elektronů.

Všechny jsou schopny provádět změny drah, klesat, ne nutně na svou počáteční dráhu. Odtud spektrum složené z mnoha čar. Některé jsou vyšší než jiné. Co odpovídá "výšce čar"? Na výkon vyzařovaný touto frekvencí. Čára měří příspěvek určitého přechodu. Některé přechody jsou pravděpodobnější než jiné. Jsou to ty nejpravděpodobnější, tedy časté, které dají hlavní příspěvek záření. Pokud se podíváme na obrázek níže, vidíme, že pro ocel, jejíž teplota by byla mezi 58 000 (5 elektronvoltů) a 116 000° K (10 elektronvoltů), největší emise pochází z čáry chromu. Manganová čára je "méně výrazná". Při těchto teplotách jsou atomy již velmi zbaveny elektronů. Ale stále je jich několik. Kolik? Nemám pod rukou knihu, abych vám to mohl říct. Zbavení je postupné. Nevím, při jaké teplotě bude potřeba zahřát železo nebo chrom, aby došlo ke kompletnímu zbavení, když bude poslední elektron odtržen. To se dá vypočítat. Je to energie, kterou je třeba dodat, aby byl tento poslední elektron odtržen od jádra s 26 kladnými náboji.

To, co bylo změřeno v experimentech Sandie, se týká spektra excitace-deexcitace elektronů, které zůstaly kolem jader.

Rozšíření čar je spojeno s efektem Doppler-Fizeau.

Spektrum toho samého materiálu, zahřátého na miliardy stupňů. Efekt Doppler způsobil rozšíření čar

Frekvence odpovídající určitému orbitálnímu přechodu (čáře) bude vyšší, pokud se atom blíží pozorovateli a nižší, pokud se vzdaluje (to je "červený posun"). Takže tepelný pohyb

rozšiřuje čáry

. Důvěryhodná měření byla provedena a potvrdila tyto vysoké hodnoty iontové teploty, které se udávají v miliardách stupňů (

mezi 2,66 a 3,7 miliardy stupňů

!

).

Výsledky května 2005 na Z-machine Sandie.

Černě, nárůst iontové teploty. Modře, průměr plazmatu.

Na ose x: čas v nanosekundách

( jedna nanosekunda představuje miliardtinu sekundy )

Tento nárůst teploty není jen nějakým událostí. Je to velké vědecké objev a je velmi pravděpodobné, že bude mít významné důsledky pro naši planetární společnost.

Ionty tak dosahují teploty 100krát vyšší než elektrony

. Doteď to byla jediná možná vysvětlení, ale tentokrát to bylo měřeno, v plně reprodukovatelných experimentech. Navíc tato iontová teplota

roste v čase.

Nakonec se ukázalo, že energie vyzařovaná elektronovým plynem ve formě rentgenového záření byla 3 až 4krát vyšší než kinetická energie, kterou měly ocelové tyče "síťového" krytu, když se shromáždily na ose

.

Haines a jeho spolupracovníci se pokusili v následujícím článku vysvětlit tento tajemství. Odkud mohla pocházet tato energie?

Když se spouští Z-machine, energie se rozděluje do několika různých forem. Existuje tepelná energie plazmatu, která odpovídá součtu kinetických energií jeho složek (hlavně kinetické energie iontů železa). Ale existuje také jiná energie, složitější pochopit:

magnetická energie

, která je rozptýlená ve celém prostoru kolem tenkého plazmatového drátu na ose. Haines proto navrhl, že "MHD nestability" mohou vzniknout, což by umožnilo plazmatu získat část této energie. Jak je uvedeno v článku, tato teorie je velmi základní a nevedla k žádné "simulaci". Závěr je pouze "není nemožné, že toto zahřátí je způsobeno tímto jevem". Zároveň ukazuje slabé kolizní spojení mezi elektrony a ionty, což vysvětluje zpoždění emise rentgenového záření v čase. Tento jev nejprve zahřívá ionty, kteří předávají část této energie elektronovému plynu, který se pak stává emisivním (pomocí zbrzdnění). To znamená, že měření (čtyři body)

ukazují, že železný iontový plyn stále roste

.

Maximální teplota není zřejmě dosažena. Přesto dosahuje teplota železných iontů 3,7 miliardy stupňů! třicet sedmkrát vyšší než teplota, kterou Iter nikdy nepřekročí: 100 milionů stupňů.

Deeney řekl, že vzhledem k takovému výsledku znovu prováděl experiment a měření několikrát, aby byl jistý. Všimněte si, že v názvu článku je napsáno: "více než dvě miliardy stupňů". Logicky by vědci měli zmínit maximální hodnotu, 3,7 miliardy stupňů. Označme to jako pohyb ... zdrženlivosti, vzhledem k obrovskému dosaženému výsledku.

Pamatujte, že s 500 miliony stupňů můžete sloučit lithium a vodík, získat hélium a bez neutronů. S miliardou můžete mít jednu "čistou fúzi", stále bez radioaktivity nebo odpadu (pouze hélium): fúzi boru a vodíku. Co můžete udělat s 3,7 miliardy stupňů, nebo více? Pokud teplota iontů stále roste, je logické předpokládat, že mohou být dosaženy ještě vyšší iontové teploty.

Poznámka. V těchto experimentech není možné, aby proud elektrický, který generuje Z-machine (18 až 20 milionů ampér), trval nekonečně. Je to výboj: tento proud roste v čase, dosahuje maxima, pak klesá. V Z-machine trvá impuls 100 miliardtin sekundy. Jiný aspekt: pokud Haines má pravdu, okolní magnetické pole drátu plazmatu obsahuje velké množství energie. Takže, pokud udržíme proud, toto magnetické pole bude pokračovat v "živení" plazmatu, zvyšující iontovou teplotu. Takže tyto 3,7 miliardy stupňů neznamenají žádný horní limit a nikdo nemůže říct, jakou teplotu lze dosáhnout tímto zařízením.

První následky takových experimentů mohou být "čistá neznečišťující fúze", s kombinací lithia a vodíku (lithium, který se nachází ve slané vodě a solených vodách, je dostupný ve všech částech světa. V současnosti stojí 59 dolarů za kilogram, včetně daní). To je zlaté období z hlediska energie (s přidanou "čistou vodíkovou bombou", levnou pro všechny). Pokud se to potvrdí, žádný stát na světě nemůže tvrdit, že má rezervy lithia planety. Jelikož lithium je obsaženo ve slané vodě, jsou tato světová zásoba předem neomezená.

Jelikož teplota ve supernově je deset miliard stupňů a tato supernova, pomocí fúzních reakcí, dokáže vytvořit všechny prvky Mendělejevovy tabulky (a jejich radioaktivní izotopy s různými dobami života), pokud bude někdy Z-machine "nabitá" schopna dosáhnout 10 miliard stupňů, bude v laboratoři dosažena nejvyšší teplota, kterou příroda může realizovat ve vesmíru. Tento pokrok představuje tedy zásadní změnu v jaderné fyzice a v naší fyzice obecně.

Doteď jsme se spokojili s "žhavými uhlíky". Tento krok představuje opravdu objev jaderného ohně

Níže začátek článku Haines, Deeney a dalších:

Překlad názvu:

Zahřívání iontů v magnetohydrodynamickém neustáleném pinči, teplota více než

2 x 10 9 K

Pak abstrakt:

Soustavy tvořené kovovými dráty, silně koncentrovanými podél osy symetrie systému, jsou nejvýkonnější zdroje rentgenového záření v laboratoři. Kromě toho, za určitých podmínek lze pozorovat "měkké" rentgenové záření, vyzařované v pulsu o délce 5 nanosekund, v okamžiku dosažení maximální komprese (stagnace)

což odpovídá energii překračující počáteční kinetickou energii o faktor 3 až 4

. Teoretický model je vyvinut pro vysvětlení tohoto jevu, navrhuje, že je způsoben rychlým převodem magnetické energie, která zahřívá ionty na velmi vysokou teplotu, prostřednictvím jevů MHD instability typu m = 0, rychlé růst. Pak dochází k nelineární saturaci a viskóznímu zahřívání iontového plynu. Tato energie nejprve přenášená na ionty je poté přenášena na elektrony prostřednictvím jednoduchého vyrovnání, srážky iontů a elektronů, a ty pak vyzařují "měkké" rentgenové záření. Nedávno byly získány spektra v Sandii, tyto měření se rozšiřují v čase, které potvrdily iontovou teplotu 200 keV (2 x 10 9 stupňů), v souladu s touto teorií. Získáváme tak rekordní teplotu pro omezené magneticky plazma.

Haines a jeho spolupracovníci začnou připomenout základ problému. Nebylo možné vysvětlit, jak mohla energie uvolněná plazmatem dosáhnout 3 až 4krát kinetické energie "příchozí", tedy součtu 1/2 mV 2 atomů kovu vyslaných jeden proti druhému, směrem k ose, kde končí jejich cestu, tato kinetická energie se přeměňuje na tepelnou energii. Když analyzujeme data, počet není v souladu. Vzniká více energie, než do systému vstupuje, a musí tedy pocházet z někde. Haines si myslí, že je to magnetická energie. Co je s tím?

Pokud vezmeme liner tvořený dráty (240) a přivedeme do něj proud, můžeme vypočítat intenzitu magnetického pole, azimutální, které vytvářejí ostatní dráty. Tento drát podléhá síle Laplace J x B . Je snadné stanovit, že tato síla je stejná jako ta, která by byla způsobena vodičem, uspořádaným podél osy a kde by byl přiveden celý proud (v experimentu Sandie: 20 milionů ampér).

Také toto umožňuje vypočítat hodnotu vnějšího pole, s výjimkou předpokladu: že můžeme považovat toto pole za vytvořené vodiči nekonečné délky, což není případ. To dává proto pouze řády velikosti. Této magnetickému poli je spojena tlaková magnetická energie, pokud se vyjadřuje v newtonech na metr čtvereční, odpovídá také joule na metr krychlový. Magnetický tlak je hustota objemové energie. Vypočítáme hustotu energie, která by byla vytvořena lineárním vodičem nekonečné délky.

Můžeme, v blízkosti pásu drátů, kde můžeme přibližně udržet tuto metodu výpočtu pole, vypočítat magnetickou energii lokalizovanou mezi válcem o poloměru r a válcem o poloměru dr

Nechť r min je minimální poloměr plazmatu. To samozřejmě nemá smysl integrovat tuto výraz z této hodnoty do nekonečna, protože je platný pouze pro lineární vodiče, jejichž délku můžeme považovat za nekonečnou. Ale, psáním:

vidíme, že čím více se balík atomů kovu shromažďuje kolem osy systému, tím větší je energie vytvořená ve formě magnetického tlaku kolem objektu. Haines tedy vidí zde zdroj energie, který je schopen zvýšit teplotu iontů, kteří již převedli jejich kinetickou energii na kinetickou energii tepelného pohybu. Pokud je V rychlost radiální iontů v okamžiku nárazu, "stagnace", můžeme vyhodnotit tuto rychlost tepelného pohybu jednoduše:

Použití této formule znamená, že "iontový plyn železa" je "termalizovaný", že získal rozdělení rychlostí Maxwella-Boltzmanna. Ale jak ukáže později Haines, čas relaxace v tomto prostředí je velmi malý.

t ii, čas relace v iontovém prostředí: 37 pikosekundy (Haines)

Přidejme, že energie spojení s elektronovým plynem je také slabé. Navíc lze přesunout energii pouze ve formě kinetické (tepelná energie iontů a elektronů). Tato jednoduchá formule je tedy platná. Nakonec, pokud předpokládáme, že iontový plyn není živen jiným zdrojem energie, a uvidíme později, že je to pravda.

Tímto způsobem, s rychlostí 1000 km/s bychom skutečně získali 2 miliardy stupňů. Když systém v implozi přechází z konfigurace "odlišných drátů" na konfiguraci "plazmatové koruny"? Článek to neříká. S 4 cm poloměrem a časem imploze 100 nanosekund získáme průměrnou radiální rychlost 400 km/s, minimální. Hmotnost atomu železa je 9 10 -26 kilo, ale pokud je to rychlost iontů v okamžiku nárazu, získáme stále 348 milionů stupňů. To není

průměrná rychlost

e. Když zapíšeme diferenciální rovnici pohybu, dostaneme výrazný zrychlení na konci. Je třeba také vzít v úvahu, že vybíjení není konstantní. I roste s časem. Máme:

M představuje hmotnost linera na metr. Vidíme, že na konci vybíjení a na konci pohybu zrychlení roste. Rychlost roste. Haines píše:

Byl zjištěn určitý problém s porozuměním tomu, jak mohla vyzařovaná energie při implozi drátového systému Z-pinch dosáhnout až 4krát kinetické energie [1– 4], a také jak mohla tlaková síla plazmatu být dostatečná k vyrovnání magnetického tlaku při zastavení, pokud byly iontové a elektronové teploty stejné. Ve skutečnosti teoreticky by měla přebytečná magnetická síla pokračovat v kompresi plazmatu, což by vedlo k radiativnímu kolapsu. Některé teorie [5,6] byly vyvinuty, aby vysvětlily další zahřátí, ale ani jedna z nich neřešila nerovnováhu tlaků.

Vznikla obtíž při vysvětlení, jak mohla vyzařovaná energie při implozi systému drátů podél osy Z dosáhnout až 4krát kinetické energie (1, 4) a jak mohla tlaková síla v plazmatu být dostatečná k vyrovnání magnetického tlaku při zastavení, pokud byly iontové a elektronové teploty stejné. Ve skutečnosti teoreticky by měla obrovská magnetická síla pokračovat v kompresi plazmatu, což by vedlo k úplnému radiativnímu kolapsu. Některé teorie (5, 6) byly vyvinuty, aby vysvětlily toto dodatečné zahřátí, ale žádná z nich nebyla schopna vysvětlit toto vyrovnání tlaků.

Pohled na citované reference:

[1] C. Deeney et al., Phys. Rev. E 56, 5945 (1997).

[2] C. Deeney et al., Phys. Plasmas 6, 3576 (1999).

[3] J. P. Apruzese et al., Phys. Plasmas 8, 3799 (2001).

[4] C. A. Coverdale et al., Phys. Rev. Lett. 88, 065001

(2002).

[5] L. I. Rudakov and R. N. Sudan, Phys. Rep. 283, 253

(1997).

[6] A. L. Velikovich, J. Davis, J.W. Thornhill, J. L. Giuliani,

Reference (1) sa datuje do roku 1997. Tedy již od té doby byl tento nevysvětlený jev pozorován. Deeney je vedoucím experimentů Z-machine. Nemám ty články přečtené. Pokud by někdo mohl poslat tyto články ve formátu PDF, mohl bych je prozkoumat a poskytnout další komentáře.

Přeskočme rovnou k závěrům článku:

V závěru se zdá, že krátkovlnné m = 0 MHD nestability při zastavení v nízkomnožstvových implozích způsobují rychlé viskózní zahřátí iontů na rekordní teploty přes 200 keV. Takové teploty byly měřeny, energie pochází z přeměny magnetické energie v časovém měřítku 5 ns. Ionty zahřívají elektrony, které okamžitě září energii. Navíc rozšířené spektrální čáry způsobené vysokou iontovou teplotou umožní větší radiativní výkon díky snížené opacitě. Navržený mechanismus poskytuje pravděpodobné vysvětlení několika jevů zásadní důležitosti pro dynamiku Z-pinch, včetně rovnováhy tlaků při zastavení, absence radiativního kolapsu a výrazného přebytku rentgenového záření.

V závěru se ukazuje, že nestability m = 0 krátkých vlnových délek v podmínkách zastavení, spojené s malým množstvím látky, způsobují rychlé viskózní zahřátí iontů až na rekordní teploty 200 keV (2 miliardy stupňů). Takové teploty byly

měřeny

, přeměna magnetické energie na kinetickou probíhala v časovém měřítku 5 nanosekund. Navíc jev rozšíření čar spojený s vysokou iontovou teplotou umožňuje větší záření díky snížené opacitě. Navržený mechanismus poskytuje pravděpodobné vysvětlení různých jevů zásadní důležitosti pro studium dynamiky Z-pinch, včetně rovnováhy tlaků při zastavení, absence radiativního kolapsu a výrazného přebytku rentgenového záření.

Rovnice (1) článku je uvedena jako "Bennettova vztah", která sa datuje z roku 1934 (uváděna jako prezentovaná v odkazu (1)). Lze ji obnovit bez větších potíží. Jednoduše vyjadřuje, že magnetický tlak se rovná tlaku v plazmatu. Magnetický tlak je uveden výše. Celkový tlak v plazmatu je uveden jako součet částečných tlaků tvořících příspěvek

• plyn
  elektronů n
  e k T e

• a
  plyn iontů n
  i k T i

kde k je Boltzmannova konstanta.

Pokud Z je stupeň ionizace

n e

= Z n
i S i a tyto absolutní teploty jsou vyjádřeny v elektronvoltách a ne ve stupních Kelvin, s

k T = e V

potom tlak v plazmatu se zapisuje jako:

n i
e ( T
i

• Z T
  e ) O
  vidíme se objevuje druhá strana "Bennettovy vztah". Víceméně jsme už zjistili, že:

r je pak minimální poloměr plazmového kabelu, který je konfined podél osy. Bennett pak zavádí počet iontů na metr linera N

i

.

Což dává (Bennett, 1934)

Tento výraz je zajímavý, protože minimální poloměr plazmového kabelu se nevyskytuje. Proč?

Když se plazmový kabel zmenšuje, magnetický tlak působící na něj roste jako inverzní čtverec jeho poloměru. Ale hustota iontů roste také stejným způsobem. To kompenzuje to. Což je zajímavé, že výrazný rozdíl mezi iontovou a elektronovou teplotou nezávisí na konečném poloměru plazmového kabelu, který může být velmi malý. Máme diferenciální rovnici, která udává vývoj poloměru r plazmatu v závislosti na čase:

Můžeme vypočítat tvar křivek (za předpokladu, že známe zákon nárůstu proudu I(t), což je "vstup" problému. Ve většině případů v Z strojích je tento nárůst prakticky lineární, pokud není chyba). Pokles r se zvyšuje. Myslím tím, že rychlost imploze roste, jak se r zmenšuje. Pokud by r byl nulový, rychlost imploze by byla nekonečná. Ale když jsme psali tuto rovnici, zapomněli jsme něco: síla tlaku, která se odporuje implozi. Měli bychom to vzít v úvahu. Tímto způsobem je problém méně jednoduchý, než se zdá. Tento tlak, který se odporuje implozi, závisí na iontové teplotě. Ale nemůžeme jej modelovat, protože podle Haines je jeho růst závislý na jevu, který neumíme zahrnout: zahřátí plazmatu mikroinstabilitami MHD.

Moralita: je třeba vědět, kdy se zastavit při modelování a přestat uvažovat všechny parametry. Máme dobře vzorec:

ale neznáme rychlost V iontů na konci imploze. Zavedení průměrné rychlosti (poloměr linera na čas imploze) nemá větší smysl, protože rychlost roste na konci imploze.

Haines se pak odkazuje na konkrétní test Z-machine, Z1141, kde hmotnost linera na metr byla 450 miligramů ocelových drátů (4,5 10 -5 k/m), uspořádaných do dvou koncentrických korun, první s průměrem 55 mm, který měl dvojnásobnou hmotnost druhé s průměrem 27,5 mm.

Později Haines použije hodnotu Ni (počet iontů na metr) 3,41 10 20. Hmotnost atomu železa je 9 10 -26 kg, pokud vydělím 4,5 10 -5 k/m touto hmotností, dostanu 5 10 20. Ale uvádí, že během imploze 30 % hmotnosti "bylo ztraceno cestou". Takže dostaneme přibližně jeho číslo.

Uvádí, že měření elektronové teploty ukazují 3 keV v době zastavení, tj. 35 milionů stupňů. Uvádí, že proud vzrostl na 18 megaampér za 100 nanosekund. Odhaduje, že 30 % hmoty "bylo ztraceno cestou", ale 70 % dorazilo na místo. Skutečně to vyplývá z všech těchto studií s drátovými linery (doktorská práce Bavay). Během kolapsu se tyto dráty "vypařují", jako komety, které se vypařují. Zanechávají "ve svém stopě" stopu plazmatu, jejíž hmotnost může představovat 30 až 50 % hmotnosti drátů.

S N
i
= 3,41 10 20 iontů na metr a Z = 26 (železo), aplikujme Bennettovu vztah s jednotkovým nábojem e = 1,6 10 -19 (Coulomb)

m
o = 4
p 10 -7 MKSA

Vypočteme ( T
i

• Z T
  e
  ):

což odpovídá

3,44 miliardy stupňů

. Když průměr plazmového kabelu prochází minimem, měření iontové teploty je 270 keV, tj. 3,12 miliardy stupňů.

Vzhledem k rozsahu chyby je tento souhlas jednoduše úžasný.

26. června 2006

Jak odhadnout iontovou teplotu v zařízení (J.P.Petit 27. června 2006)

Zpět k detailu vývoje diferenciální rovnice, která popisuje dynamiku prvku linera podléhajícího radiální elektromagnetické síle. Zopakujme to vše. Je snadné dokázat, že magnetické pole vytvořené řadou drátů uspořádaných podél válce je ekvivalentní tomu, které by bylo vytvořeno jedním drátem umístěným podél osy a procházejícím celým proudem. Takže:

Je n drátů. V každém drátu prochází proud I/n. Ten je podléhající síle Laplace, za jednotku délky:

Označme M hmotnost za jednotku délky linera. Dokud se drát nevypaří, diferenciální rovnice se získá zapsáním:

kde I závisí na čase, samozřejmě. Ale je to data rovnice.

Nyní nahraďme drát párou kovového páru. Přesněji, nahraďme celý systém drátů válcem plazmatu, "pinchem". Ten je stále procházen proudem I. Na povrchu můžeme vypočítat pole B, stále stejnou formou. Ale můžeme také zahrnout sílu tlaku, která zabraňuje této implozi. Tento tlak je iontový tlak

p i = n i k T i

Není to náš důvod, protože závisí na energii přenášené iontům způsobem, který je stále nejasný, díky MHD instabilitám, podle Haines. Máme sílu Laplace, která působí na každý "drát" nebo každou sekci plazmatu, která odpovídala sekci 2
p / n, kterou zabírala. Síla tlaku, která působí na tuto sekci za jednotku délky, je:

Mohu získat diferenciální rovnici pohybu zapsáním:

Máme:

vložením do rovnice:

Protože nevíme, jak se teplota iontů mění v čase, protože závisí na tomto vnějším příspěvku energie, nemůžeme jít dál, kromě toho, že hledáme hodnotu iontové teploty, když zrychlení je nulové, ve "podmínkách zastavení", když je zrychlení nulové, r" = 0. Dostaneme pak:

Vidíme, že tato iontová teplota (jde o řád velikosti v hrubém výpočtu), odpovídající "podmínkám zastavení", závisí na druhé mocnině celkového elektrického proudu I a roste, když počet iontů na metr klesá. Takže pro stejnou hmotnost a stejnou geometrii linera by mělo být výhodnější použít těžší atomy, jako navrhl někdo z DAM (oddělení vojenských aplikací), například zlato, pružné, snadno zpracovatelné, čtyřikrát těžší než ocel. S konfigurací Z-machine Sandie by bylo možné dosáhnout teploty deseti miliard stupňů.

Ale je třeba, aby všechny parametry byly ovládány, tj. aby bylo známo "proč to fungovalo". Rychlost sublimace materiálu může hrát klíčovou roli. Čím nižší je, tím déle bude liner zůstat ve formě samostatných drátů, udržujících axisymetrii. Pokud je rychlost zlata příliš vysoká, nahrazení oceli tímto materiálem by mohlo naopak vést k horším výsledkům. Ale v každém případě je třeba vyzkoušet. A samozřejmě, vyzkoušet s vyššími intenzitami. Co by Američané získali s ZR, který bude vyvíjet 28 milionů ampér místo 20? Logicky by iontová teplota měla dosáhnout vyšších hodnot. Možná pět miliard stupňů.

Pokud se spoléháme na tuto výraz, který nám ukazuje tendenci experimentu, jak by parametry měly ovlivňovat iontovou teplotu na konci komprese, to by naznačovalo, že s konfigurací podobnou té z Sandie Z-machine by generátor Gramat nedokázal překročit 50 milionů stupňů. Ale lze zvážit jiné konfigurace. Viz dále.

Vraťme se k Bennettově vzorci. V experimentu Sandie je elektronová teplota T
e
měřená (podle výměny rentgenového záření) 3 keV. S Z = 26 máme:

Z T e = 78 D
takže tlak není způsoben plynem elektronů! Zbývá pro vyrovnání magnetického tlaku (Bennettova vztah) tlak iontů. Ale ty by měly být na teplotě 219 keV, tj. ... 2,54 miliardy stupňů! Skutečně, musí být:

T i

• 78 (měřeno) = 296

Ale to není všechno. Předtím, než se v tomto experimentu Sandie prováděly, se prováděly experimenty s "gas puff" tedy "prouděním plynu" do středu systému a komprimované pomocí drátového linera.

Avšak, stejný rozdíl v rovnováze tlaků vzniká i v implozích Z-pinch s "gas puff" [9], ve kterých byly skutečně měřeny profily hustoty a teploty při zastavení, ale které také mají dosud nevysvětlenou vysokou měřenou iontovou teplotu 36 keV.

Nevzali v úvahu, že stejný rozdíl v rovnováze tlaků byl nalezen v experimentech Z-pinch s "gas puff" (9), ve kterých byly měřeny profily hustoty a teploty při zastavení, ale které také mají dosud nevysvětlenou vysokou měřenou iontovou teplotu 36 keV (3 miliony stupňů).

[9] K. L. Wong et al., Phys. Rev. Lett. 80, 2334 (1998).

Zde by mohl čtenář poslat pdf odkazu (9), abych si to prohlédl podrobněji.

Haines vylučuje odporové zahřátí, jednoduchý Jouleův efekt, kterým se Yonas obrátil. Například uvádí, že pro zahřátí Z-pinchu o průměru 2 mm na 3 keV (3 miliony stupňů) je potřeba 8 mikrosekund!

Nevidí jinou možnou zdroj energie než okolní magnetické pole. Navrhuje tedy zavést zahřátí iontů prostřednictvím MHD mikroinstabilit, které následně způsobí rovnoměrné rozdělení, zahřátí plyn elektronů kolizemi iontů a elektronů a nakonec to způsobí výměnu energie těmito elektrony (klasický Bremmstrahlung, nebo záření zpomalení, tedy interakce s magnetickým polem) C

e, který následně popisuje povahu těchto MHD instabilit, které jsou zmíněny. Dostáváme rovnici energie, která se zapisuje:

k je Boltzmannova konstanta a

n
eq
frekvence kolize. C
A je rychlost Halfven, C
s je rychlost zvuku, a je minimální průměr plazmatu. Ale Haines píše tuto rovnici jinak, když uvádí teploty v elektronvoltách a nahrazuje tuto frekvenci kolize jejím inverzním, průměrnou dobou volného průchodu

t
eq
.

V porovnání s nevyváženými plazmaty, jako je například neonová trubice ve vaší kuchyni, všimnete si, že tentokrát je iontová teplota vyšší než elektronová (zatímco v trubici je naopak: horký plyn elektronů, chladný neon). Níže je rovnice pro nevyvážené prostředí, jako je jednoduchá neonová trubice.

První člen představuje zahřátí plyn elektronů Jouleovým efektem. J je vektor hustoty proudu a

s
je elektrická vodivost. Pravá strana, z předchozí rovnice, se čte následovně. Máme ve jmenovateli dobu volného průchodu elektronu v neonu, jejíž inverze je frekvence kolize. Když elektrony přenášejí energii iontům, dělá to s obtíží a koeficientem, poměrem hmotností, se objeví v rovnici.

Ale když iont naráží do elektronu, účinnost přenosu energie je jednotka. Takže tento koeficient poměru hmotností zmizí, nebo spíše je ... jednotka. Haines pak produkuje klasický vzorec pro výpočet frekvence kolize elektron-iont. Jsme v "Coulombovém režimu". Najdeme ve výrazu efektivní průřez kolize elektron-iont. Ti, kteří znají teorii kinetiky plynů, uznají tuto klasickou výraz.

Část týkající se vzniku MHD instabilit se značně zjednodušuje, zejména proto, že parametr Hall iontů je vyšší než jednotka.

Co se v tomto parametru objevuje, je frekvence kolize iont-iont.

Yonas mi napsal, že "Hainesova teorie dobře vysvětluje tento nevyvážený stav", ale já jsem jen z poloviny přesvědčen. Řekněme, že "vysvětlení" Haines je stále velmi embryonální a zahrnuje pouze několik řádků. Předpokládá, že tyto nestability ovlivňují ionty a způsobují v tomto prostředí viskózní zahřátí.

Čtenář se pravděpodobně ptá, jak vypadají tyto nestability a jak se objevují. Ztráta Jouleovým efektem, za jednotku objemu, je:

Zvažované nestability vytvářejí turbulenci hustoty proudu. Linie proudu se zúžují, rozšiřují, zúžují se znovu, podle délek vln, které Haines uvádí v mikrometrech nebo desítkách mikrometrů. Jsou to mikroinstability. Pokud lokálně roste hustota proudu, to se doprovází zvýšením magnetického pole, naopak. Jedná se tedy o elektromagnetickou turbulenci, typickou pro Z-pinch. Najdeme například tyto turbulence v ... blesku. Blesk trvá krátce, ale fotografie, které můžeme udělat během jeho rozpadu, ukazují kapky plazmatu, jedna za druhou. V tomto případě není plyn (vzduch) plně ionizovaný. Když se vyskytne Z-pinch, roste hustota proudu, roste i elektronová teplota. Blesk je elektrický oblouk. Mechanismy, které se v něm odehrávají, jsou složité. Zvýšení intenzity elektrického proudu způsobuje zvýšení výkonu způsobeného Jouleovým efektem. Filament plazmatu se rozšiřuje, atd...

Mikroinstability navržené Hainesem jsou "sourozenci" těchto instabilit. Probíhají mikro-Z-pinche. Lokální hodnota hustoty proudu roste, následně roste hodnota magnetického pole a magnetického tlaku v okolí. Tento nárůst má tendenci zvýšit Z-pinch. To je základ pro vlastní nestabilitu plazmatu, pro tuto elektromagnetickou turbulenci. Může se pak stát ... spousta věcí, které by jen výpočet mohl teoretizovat, což Haines neučinil. Nejhorší je říci, že prostředí je složité. Předpokládejme, že předtím, než se instability začnou zahřívat ionty plazmatu, jsou dvě teploty, elektronová a iontová, stejné, například 20 milionů stupňů. Z-pinch se vyskytne. To se projeví zvýšením elektronové teploty. Způsobí to nové unikání elektronů. Závisí na "charakteristickém čase ionizace". Opět, data, výpočty. Ale, na rozdíl od instability Vélikhov, tato instability ovlivňuje plyn iontů, "viskózně". Fyzicky tyto Z-pinche "otřesou" ionty radiálně.

Uvědomím si, že v těchto plazmatech je elektrický proud elektronový a není způsoben proudem iontů. Toto plazma je spojeno s kovovými elektrodami. Když se Z-pinch vyskytne, dochází ke zvýšení magnetického pole a síly Laplace, která je nejvíce pociťována elektrony, které přenášejí tuto

impuls

iontům pomocí kolizí. Tato stisknutí sítě elektronových proudových linií vytvářejí radiální elektrické pole, které působí na ionty a tahá je také. V této instabilitě se objevuje jev mikroturbulence, který ovlivňuje plyn elektronů, který pak přenáší tyto "otřesy" na plyn iontů. Charakteristický čas termalizace v plyně iontů je velmi krátký (37 pikosekundy).

Napsal pak rovnici energie, týkající se plyn iontů, kdy v prvním členu je příspěvek spojený s viskózním zahřátím z instabilit;

Časový charakteristický čas, který se nachází ve jmenovateli druhého členu, je průměrná doba volného průchodu iontů pod vlivem kolize s elektrony. Je to tedy "čas rovnováhy", charakteristický čas rovnováhy dvou teplot, iontové a elektronové. Haines uvádí tento čas jako "přibližně 5 ns".

Všimněte si, že tento čas rovnováhy zahrnuje poměr ( m
i / m e
). Čím déle je, tím méně jsou plyn iontů a plyn elektronů propojeny. Pro ionty železa je tento poměr:

Můžeme samozřejmě položit otázku, zda během tohoto procesu můžeme považovat distribuční funkci rychlostí v prostředí iontů za Maxwellovu. Haines to zdůvodňuje tím, že uvádí hodnotu času relaxace termalizace

t
ii
v tomto prostředí, kterou uvádí jako 37 pikosekundy.

Protože tento čas je krátký ve srovnání s časem rovnováhy Haines závěru, že plyn iontů je termalizovaný, Maxwellový

. Pak používá výše uvedený vzorec s hodnotami, které si vybere, což ho přivádí k vlnovým délkám těchto MHD mikroinstabilit v rozsahu jedné desetiny až jedné setiny milimetru.

V tomto výrazu A je atomová hmotnost železa (55,8), a je minimální průměr Z-pinche, I je elektrický proud procházející kabelem plazmatu (nemluvíme už o linerech z drátů: ty se změnily v plazma).

Klíčové slovo je:

Thus for stagnated Z pinches where

t
eq
is significantly longer than a / c
Athe ion temperature will greatly exceed the electron temperature.

Takže pro Z-pinche v podmínkách zastavení, pokud je čas rovnováhy

t
eq
výrazně delší než poměr a / c
A průměru Z-pinche k rychlosti Alfvèna, iontová teplota bude mnohem vyšší než elektronová teplota

Vrátíme se k experimentu, který byl jako reference. Haines bere za průměr kabelu plazmatu hodnotu 3,6 mm. S těmito hodnotami dosahuje "výsledku, který je konzistentní s hodnotou 219 keV pro iontovou teplotu (2,5 miliardy stupňů Kelvin). Připomíná, že v experimentu Saturn (reference 3) byl tento poměr 3 až 4 nalezen pro poměr mezi tepelnou energií iontů a kinetickou energií Z-pinche, ale v tom případě nebyly provedeny měření iontových teplot. Celý rozdíl je v tom, že dnes mají experimentátoři tyto měření, která budou podrobněji popsána dále.

Tohle:

Ve skutečnosti, bez tohoto umělého způsobu definování parametrů, počítačové programy nebyly schopny modelovat tyto experimenty s velkými průměry. 2D a 3D simulace implozí drátových systémů obecně [9] vyžadují, jako vstupní parametry, znát vlnovou délku a počáteční amplitudu režimů a hodnotu odporu „prázdného prostoru“, definovaného jako kde je hustota plazmatu nižší než daná hodnota. Navíc žádná simulace zatím nezahrnuje iontovou viskozitu (nebo dokonce celý tenzor napětí) nebo dostatečně jemnou síť, aby modelovala krátkovlnné nestability navržené zde. Často se používá ad-hoc procedura, aby se zabránilo radiativnímu kolapsu.

Ve skutečnosti, bez tohoto poněkud umělého způsobu definování parametrů, počítačové programy nebyly schopny modelovat tyto experimenty s velkými průměry. 2D a 3D simulace implozí drátových systémů obecně [9] vyžadují, jako vstupní parametry, znát vlnovou délku a počáteční amplitudu režimů a hodnotu odporu „prázdného prostoru“, definovaného jako kde je hustota plazmatu nižší než daná hodnota. Navíc žádná simulace zatím nezahrnuje iontovou viskozitu (nebo dokonce celý tenzor napětí) nebo dostatečně jemnou síť, aby modelovala krátkovlnné nestability navržené zde. Často se používá ad-hoc procedura, aby se zabránilo radiativnímu kolapsu.

prostřednictvím tohoto, který omezí toto vysvětlení zahřátí iontů interakcí s okolním magnetickým polem.

Měření iontové teploty pomocí rozšíření čar, způsobeného efektem Doppler, byly provedeny, dále v čase a pomocí spektrometru LiF umístěného ve vzdálenosti 6,64 metrů od Z-pinche. Podívejte se na článek pro technické detaily o tomto spektrometru. Níže je spektrum emise:

V tomto oceli, která byla použita v tomto testu Z1141, vedle čar chromu a železa, které dominují, jsou také čáry manganu a niklu. Hodnocení teploty bylo založeno na čáře železa na 8,49 keV a na čáře manganu na 6,18 keV. Měření těchto čar, i když slabší, jsou méně náchylná k ovlivnění opacitou.

Následně článek potvrzuje důvěryhodnost těchto měření teploty, rozdíl byl odhadnut na 35 keV. Níže je vývoj teploty, výkonu záření a průměru Z-pinche v čase.

Všimněte si, že chyby spojené s třemi měřeními iontové teploty železa nejsou zobrazeny na grafu. V článku však čteme:

An error of 35 keV is assigned to the temperature measurements based on uncertainty in measuring linewidths.

Systémová chyba 35 keV je spojena s měřením teploty, způsobená nejistotou při vyhodnocování rozšíření čar.

Autoři prostě zapomněli je zahrnout. Není třeba zapomínat, že jsou šest. Jeden se stará o redakci a ostatní podepisují, nebo každý přispívá svým kouskem, článek má pak trochu patchworkový vzhled. Čtenář si může sám rozhodnout. Takže přidáme tyto chyby.

Vidíme, že body měření iontové teploty železa se nacházejí ve chybě měření iontové teploty manganu a naopak. Na grafu je měření iontové teploty železa roste od 200 do 300 keV, ale protože se měření míchají, nevzali v úvahu rozdíl teploty (35 keV) mezi populacemi iontů železa a iontů manganu (pravděpodobně správně), autoři uvádějí mezivýsledky od 230 keV (2,66 miliardy stupňů Kelvin) až 320 keV (3,7 miliardy stupňů). Jde skutečně o "přes 2 x 10 9 Kelvin", "přes dva miliardy stupňů" a ne jen o trochu, protože maximální hodnota dosahuje 3,7 miliardy stupňů. Navíc, podle tvaru křivky, není nemožné, že by bylo možné měřit vyšší hodnotu, pokud bychom při opakování tohoto testu umístili čtyři dostupné obrázky o 5 ns později. A pokud by tato nárůst teploty, spojený s tímto zahřátím iontů, které Haines snaží vysvětlit, byl udržován, nebylo by to 2 miliardy stupňů, které bychom mohli zvážit, ale ... čtyři (připomínáme, že v supernovách teplota dosahuje deseti miliard stupňů.

Logicky, vzhledem k důvěryhodnosti měření teploty by autoři měli napsat „Byla dosažena teplota 3,7 miliardy stupňů“, uvádějící „rekordní hodnotu“, ale spokojili se jen s tím, že řekli „přes dva miliardy stupňů“. Proč tato ... zdrženlivost? Navíc, všimněte si, že:

• S 500 miliony stupňů, bingo pro neznečišťující fúzi lithium-hydrogen

• S miliardou stupňů, bingo pro neznečišťující fúzi bor-hydrogen

• S čtyřmi miliardami, co? (od specialistů na jadernou energii, odpovězte mi)

• Pokud bychom jednoho dne dosáhli deseti miliard, pak by všechny reakce syntézy jader vedoucí k atomům v Mendělejevově tabulce byly možné. To znamená celý spektrum Genesis.

Volte mě Bohem ....

Stejný graf, kreslení vývoje v čase, černá průměrná křivka, vybraná v článku. .

Zaznamenáváme, že průměr plazmatu prochází minimem právě před t = 110 ns. Pozorujeme výboj rentgenového záření po dobu přibližně 5 ns. Všimněte si maximálních hodnot teplot, které byly zaznamenány. 300 keV (3,48 miliardy stupňů) pro železné ionty a 340 keV (3,94 miliardy stupňů) pro manganové ionty.

Poznámka: Vzorec Bennetta:

m o I 2 = 8 p N i ( T i

• Z T

e )

dává (viz výše) 2,5 miliardy stupňů pro železo. Tento výpočet se týká testu Z1141 (18 milionů ampér, 450 mg lineru), stejně jako obrázek 1. Avšak analýzy a data uvedená v tomto článku se týkají tří testů (Z1141, Z1137 a Z1386).

Moje poznámka:

Vraťte se k názvu článku Haines: "přes 2 x 109 Kelvin", což znamená "více než dvě miliardy stupňů". Zatímco v předchozích letech se systémy zahřály na milion a půl, dva miliony stupňů a více, náhle se stroj zrychlil. Čtenáři by mohli být překvapeni absencí výboje uhlíku. Ale (wikipedia) nerezová ocel austenitická obsahuje jen velmi málo (méně než 0,15 %). Viz rámeček.

Ocel podle Wikipedia:

Ocel je slitina kovů, jejímž hlavním složkou je železo, s uhlíkem jako hlavním slitinovým prvkem. Uhlík působí jako ztvrdzující agens, zabrání atomům železa, které jsou přirozeně uspořádané v krystalové mřížce, z posouzení vedle sebe (dislokace). Měnící množství uhlíku a jeho rozložení v slitině ovlivňuje vlastnosti jako tvrdost, pružnost, kujnost a tahová pevnost výsledné oceli. Ocel s vyšším obsahem uhlíku může být tvrdější a pevnější než železo, ale je také křehčí (lámavý).

Klasické definice je, že oceli jsou železo-uhlíkové slitiny s až 2,1 % uhlíku podle hmotnosti; slitiny s vyšším obsahem uhlíku jsou známy jako litina (sliť). Ocel se také liší od oceli s nízkým obsahem uhlíku (kujná ocel). Dnes je běžné mluvit o "železné a ocelářské průmyslu" jako o jediném celku; dnes je to pravda, ale historicky byly to samostatné produkty.

Nerezová ocel (chráněná tenkou povrchovou vrstvou oxidu chromu, neviditelná)

V metalurgii je nerezová ocel definována jako železná slitina s minimálně 10,5 % obsahem chromu (ocel se říká nerezová, pokud obsahuje minimálně 10,5 % chromu).

Austenitické nerezové oceli tvoří více než 70 % celkové výroby nerezové oceli. Obsahují maximálně 0,15 % uhlíku, minimálně 16 % chromu a dostatek niklu a/nebo manganu, aby udržely austenitickou strukturu ve všech teplotách od kryogenního období až po taveninu slitiny.

Austenitické oceli (speciální krystalická struktura) tvoří 70 % výroby. Obsahují maximálně 0,15 % uhlíku (...), minimálně 16 % chromu a dostatek niklu a/nebo manganu, aby udržely austenitickou strukturu ve všech teplotách, od velmi nízkých, kryogenních, až po bod tání slitiny.

Zaznamenáno jsou dvě křivky teplot pro plyn železných iontů a plyn manganových iontů, které se zdají být různé. Z jedné strany však chyba uvedená pro mangan znamená, že lze považovat tyto dvě teploty za skutečně velmi blízké. Z druhé strany, manganový iont, který má téměř stejnou náboj jako železný iont (25 proti 26), je dvakrát lehčí (30 proti 58). Nelze tedy vyloučit, že, vystaveny MHD nestabilitě, tyto dva plyny, úzce spojené, mezi sebou vykazují (lehký: 12 %) efekt mimo rovnováhu a mají různé teploty.

Haines: průměr plazmatu dosáhne své minimální hodnoty 1,5 mm 2 nanosekundy před maximem výboje rentgenového záření. Odhaduje, že v okamžiku dosažení tohoto maxima musí být hustota a "rozdělení" maximální (měl bych číst "tendence k rovnováze").

Zkuste "rozhovořit" tyto různé křivky. Co se děje?

Máme čtyři body měření teploty. Jeden je vyloučen, pro železo, druhý kvůli problému měření. Tento nízký počet odpovídá všemu, co může systém zaznamenat. To je už úžasné, nejen díky měření teplot, ale i díky tomu, že máme představu o jejich vývoji v čase. Nicméně nemáme přístup k hodnotám před t = 105 ns a po t = 115 ns.

Text říká, že v okamžiku "zastavení" (stagnace) plazmatu dosáhla elektronová teplota 3 keV, což je 35 milionů stupňů. To znamená, že v okamžiku, kdy je tato teplota maximální, nebude vyšší než stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěží stěž

Když jsem byl na konferenci o vysokých pulzních výkonech v Vilniusu, Litva, v září 2008 (kde jsem přednesl tři příspěvky, viz http://www.mhdprospects.com), okamžitě na první den jsem se ocitl tváří v tvář Američanům Matzenovi a Mac Keeovi, prvnímu byl odpovědný za manipulaci ZR v Sandii a druhýmu jeho zástupce. Byl jsem velmi překvapen, když okamžitě usmáli, když jsem je oslovil ohledně ZR a okamžitě mi řekli:

• Ten článek od Hainesa z roku 2006? Měl se mýlit, teploty byly alespoň o jednu řádovou veličinu nižší!

• Ale přesto jsou ty silné rozšíření spektrálních čar...

• Izraelcům, Yitziakovi Maronovi, se to všechno podařilo znovu zpracovat a došel k závěru, že Haines ty spektrogramy špatně interpretoval.

• Bylo to publikováno?

• Ne, neudělali jsme to, aby jsme tomu chudému Malcomovi nedělali starosti.

(...)

V noci, když jsem na to naléhal, Mac Kee se postavil k konzoli a řekl:

• Pošlu Maronovi e-mail přímo před vámi a zítra budeme mít jeho vysvětlení.

Další den jsem potkal Mac Keea:

• Takže ty Maronovy vysvětlení?

• Hmmm... raději bychom to momentálně nechtěli publikovat;

• Ale alespoň mi přečtete jeho e-mail...

• No, on nám odpověděl telefonicky.

(....)

Následovaly zmatené a málo přesvědčivé vysvětlení.

Dva dny poté Matzen přednesl na pódiu pokrok ZR, zaměřil se na jednoduché aspekty velké technologie s nádhernými fotografiemi. V té chvíli jsem zjistil, že manipulace pro získání ledu VII nebyly dosaženy implozivní kompresí, ale explozivní kompresí, s jiným experimentálním uspořádáním, kde proud se uzavřel jako „paraplík“, tedy s přívodem podél hmotného axiálního sloupce a návratem po vodičovém plášti, na jehož kontaktu byl umístěn materiál k kompresi, mimo toto plášť. Zcela odlišné od předchozích manipulací. Na konci svého projevu jsem požádal o mikrofon a řekl:

• V uplynulých dnech jsme měli diskuzi, ve které jste pochyboval o analýze Hainesovy provedené na základě teplotních měření na Z-machine pomocí spektroskopie a publikované v roce 2006 v Physical Review D. Podle vás byla teplota iontů alespoň o jednu řádovou veličinu nižší. Řekl jste mi, že Yitziak Maron z institutu Weisman v Jeruzalémě přišel k tomuto závěru. Protože tato záležitost je důležitá, mohl byste nás osvětlit?

Matzen:

• Hmmm... to je dobrá otázka.

Následovala minuta ticha, kterou přerušil předseda seance.

Zpátky v Bruselu jsem odeslal e-mail Izraelci Maronovi, který mi odpověděl zmateně, neodpověděl na mé otázky a řekl jen nejlepší věci o Hainesovi. Podle něj se měl brzy přesunout do Sandie.

Odeslal jsem další e-mail Geroldu Yonasovi, vědeckému řediteli Sandie, který mi okamžitě odpověděl velmi stručně.

• Ano, to je pro mě také záhadou. Požádám Matzena, aby toto vysvětlil.

Od konce října 2008 žádné zprávy.

18. února 2008: O aneutronové fúzi

Při jaderné fúzi musí být dva jádra přiblíženy na dostatečně malou vzdálenost, aby mohla dojít k reakci. Fyzika jader je v tomto ohledu podobná chemii. Radioaktivita, přirozená nebo vyvolaná, znamená jednoduše, že jádra jsou nestabilní. Dělení je spontánní rozpad, který vzniká z jáder s nižší hmotností než původní jádro. Při rozpadu uranu 235 nebo plutonia 239 mají produkty tohoto spontánního rozpadu hmotnosti blízké polovině původního jádra.

Při tomto procesu dochází k vydělení neutronů, které mohou při srážce s dalšími jádry uranu 235 nebo plutonia 239 vyvolat nové rozpadové reakce, fúze indukované srážkami. Můžeme pak mluvit o samo-katalytickém rozpadu.

Jádra mají účinný průřez zachycení. Známe-li jej, můžeme vypočítat kritickou hmotnost. Je to hmotnost koule, jejíž poloměr je hrubě vzato roven střední volné dráze neutronu vzhledem ke srážce s jádrem štěpného materiálu.

Tuto kritickou hmotnost můžeme snížit zvýšením hustoty jader kompresí, která je u bomb zajištěna chemickým výbuchem.

Mějme plyn při absolutní teplotě T. Pokud je tento prostředí silně srážkové (tj. pokud je v stavu velmi blízkém termodynamickému rovnováze s Maxwellovou-Boltzmannovou statistikou), bude průměrná rychlost tepelného pohybu těchto částic dána uvedeným vzorcem. Několik obrázků a vzorců umožňuje pochopit schématicky koncept účinného průřezu srážky (vedoucí zde k jaderné reakci) a frekvence srážky (při dané jaderné reakci). Zde redukujeme rychlost iontů o hmotnosti m na průměrnou hodnotu . Předpokládáme, že vše, co je při pohybu „zabráno“ v „síti“ tvořené účinným průřezem, má pravděpodobnost reakce rovnou jedné, a pro všechno mimo tuto síť je tato pravděpodobnost nulová.

Frekvence srážky, charakteristický čas reakce (fúze)

Ale nestačí, aby byla frekvence srážky dostatečná a charakteristický čas reakce nižší než čas udržení. Je také nutné, aby teplota iontů byla dostatečně vysoká, aby mohly tyto částice, pohybující se rychlostí kolem průměrné , překonat Coulombovu bariéru, odpudivou sílu bránící přiblížení dvou kladně nabitéch iontů. To vede pro směs deutérium-tritium D-T k teplotě mezi 100 a 200 miliony stupňů, kterou fyzici často vyjadřují v kiloelektronvoltách (keV) podle vzorce

e V = k T

e je elektrický náboj elektronu, tedy 1,6 × 10⁻¹⁹ coulombů

k je Boltzmannova konstanta = 1,38 × 10⁻²³ A

Takže jeden elektronvolt odpovídá (e/k) stupňům Kelvina, tedy 11 600 °K

Protože pracujeme s řádovými veličinami, považujeme jeden eV za teplotu 10 000 °K. Tedy tato iontová teplota musí být mezi 10 a 20 keV.

Aby mohly fúzní reakce začít, musí být splněny podmínky Lawsonovy.

Tato funkce L závisí na teplotě plazmatu. Účinný průřez Q(V) závisí na relativní rychlosti jader a tedy na průměrné rychlosti , tedy na teplotě iontů.

Lawsonova křivka

Reakce deutérium-tritium je neutronová. Už dlouho známe reakce, které nejsou. Viz aneutronová fúze.

Jen omezený počet fúzních reakcí probíhá bez emise neutronů. Jsou to ty s největším účinným průřezem:

2 D + 3 He → 4 He (3,6 MeV) + p+ (14,7 MeV)

2 D + 6 Li → 2 4 He + 22,4 MeV

p+ + 6 Li → 4 He (1,7 MeV) + 3 He (2,3 MeV)

3 He + 6 Li → 2 4 He + p+ + 16,9 MeV

3 He + 3 He → 4 He + 2 p+ + 12,86 MeV

p+ + 7 Li → 2 4 He + 17,2 MeV

p+ + 11 B → 3 4 He + 8,7 MeV

První dvě používají deutérium jako palivo, ale některé vedlejší reakce 2D-2D vytvářejí několik neutronů. I když lze část energie přenášenou neutrony omezit volbou parametrů reakce, tato část pravděpodobně zůstane nad hranicí 1 %. Je proto obtížné tyto reakce považovat za aneutronové.

Na poslední reakci se soustředí úsilí. Pokud uvedená reakce neutrony nevydává, vedlejší reakce jsou neutronové. Pokud se vychází z časů relaxace vypočtených Hainesem, existuje-li rozdíl teplot o faktor 100 mezi elektronovým a iontovým plynem (poslední byl v tomto stavu „návratné nerovnováhy“ teplejší), můžeme stále považovat iontovou populaci za stav blízký termodynamické rovnováze kolem její vlastní teploty, což je tzv. termální plazma. Pak máme následující neutronové reakce:

11 B + alfa → 14 N + n0 + 157 keV (exoenergetická)

11 B + p+ → 11 C + n0 – 2,8 MeV (exoenergetická)

Tento izotop uhlíku má poločas rozpadu 20 minut.

Někteří odhadli energii uvolněnou touto reakcí na 0,1 % celkové energie.

Najdeme také reakci vydávající gama záření:

11 B + p+ → 12 C + n0 + γ 16 MeV

Tato reakce má pravděpodobnost pouze 10⁻⁴ ve srovnání s reakcí vydávající alfa částice.

Nakonec existují neutronové reakce bor-deuterium nebo deutérium-deutérium:

11 B + 2 D → 12 C + n0 + 13,7 MeV

2 D + 2 D → 3 He + n0 + 3,27 MeV

Ty můžeme eliminovat použitím izotopicky čistého paliva.

Hlavní součástí ochrany by byla voda pro zpomalení rychlých neutronů, bor pro jejich absorpci a kov pro absorpci rentgenového záření s celkovou tloušťkou kolem jednoho metru.

Teplota potřebná pro spuštění reakcí bor-vodík je desetkrát vyšší než u směsi deutérium-tritium. Navíc existuje otázka optimální reaktivnosti. U této směsi je to kolem 66 keV (730 milionů stupňů). U bor-vodíku to vede na 600 keV (6 miliard stupňů). Nicméně jsme viděli, že dosažení velmi vysokých teplot je možné s použitím Z-machine, přičemž maximální dosažená teplota roste jako druhá mocnina proudu. Podle této logiky by mohla být teplota dosažená ZR 9 miliard stupňů.

Žádné informace o výkonech této stroje od jejího spuštění nejsou k dispozici.

V tomto stádiu je vhodné vyhnout se přehnanému zastávání ve směru jedné nebo druhé strany.

Horké plazma Z-machine není jako u Tokamaku. Přidejme, že hypotéza „horkých bodů“ je prozatím mimo jakoukoli teoretickou popis. Moje osobní názor je, že místo nekonečného argumentování by bylo lepší nechat slovo přírodě, tedy provádět experimenty. Připomínka: náklady na Z-machine jsou o dva řády větší než u velikána fúze jako ITER. Navíc stroj má flexibilitu, kterou tento nedosahuje. Na začátku roku 2008 jsem se setkal ve vládním ministerství pro výzkum a průmysl s Edouardem de Pireym, mladým absolventem École Normale Supérieure, vědeckým poradcem Valérie Pécresse. Když jsem ho potkal, okamžitě mi přiznal, že neměl čas seznámit se s přehledným a jasným dokumentem, který mu poslal. Předal jsem mu kopii dopisu, který Smirnov navrhoval odeslat, za podmínky, že bude znám příjemce. Proto jsem de Pireyho požádal, aby se obrátil na svou šéfku, zda by souhlasila, aby její jméno bylo uvedeno jako příjemce tohoto dopisu.

Tato snaha zůstala bez odpovědi. Stejně tak i požadavek na financování mé účasti na mezinárodní konferenci v Vilniusu, Litva, o vysokých pulzních výkonech, kde jsem nakonec musel cestu zaplatit sám v září 2008.

Je třeba poznamenat, že přístup Z-pinches nefiguruje na nedávno zveřejněné plánové mapě ministrů. Nechávám čtenáře, aby si sám formuloval své hypotézy ohledně selhání mého přístupu.

Myslím, že Evropané by měli co nejdříve vytvořit výzkumnou skupinu, spolupracující úzce s Ruskými, kteří jsou v této oblasti mistři. Bylo by vhodné, dokonce i nutné, dát nějaké peníze na stůl a postavit stroj s civilním účelem, přístupný všem, umístěný v nějakém „neutrálním“ státě (v technicko-vědeckém smyslu). Francouzská Z-machine, stroj Sphinx, instalovaný v Gramat v departementu Lot, nelze zlepšit. S dobou výboje 800 nanosekund je tento stroj příliš pomalý. Myslím také, že by bylo velkou chybou umístit tento projekt pod ochranu národní bezpečnosti z různých důvodů. Samozřejmě, tímto přístupem se stane vznik čisté fúzní bomby „ne-nemožný“. Rusové jsou mistři manipulace s vysokými pulzními výkony, kdy je počáteční energie z výbušniny. Občas objevují Západní zpravidla se zásadním údivem novou myšlenku z oblasti za Ural, která zcela změní situaci, jako např. generátory s diskem.

Výroba velmi silných proudů se provádí kompresí dutiny, ve které byl vytvořen silný magnetický pole, pomocí výbušniny. Ale chemické výbušniny způsobují omezené rychlosti imploze. Pokud rozdělíme charakteristickou rozměr komory tímto rychlostí, dostaneme časy, které se těžko sníží pod několik mikrosekund. To je příliš pomalé pro formuli inspirovanou Z-machine, kde tento čas nesmí překročit 100 nanosekund. V klasickém systému roste výkon výboje s objemem dutiny. Rusové problém obešli tím, že jí dali jednoduše tvar ... harmoniky. Představte si harmoniku, jejíž vnější část je ponořena do výbušniny, zalita přímo do komory. Celkový objem může být velký, zatímco tloušťka kompresovaná zůstává v každé z těchto buněk dostatečně tenká. Tento aspekt je zmíněn na anglické verzi Wikipedie.

Vojskoví obávají „šířící“ aspekty této technologie, kde zapalování fúzních reakcí již neprochází technologicky náročným stádiem izotopického obohacení. Ale co dělat? Nic? Naše planeta je na okraji kolapsu kvůli nedostatku energie. Řekněte tedy Číňanům a Indům, aby dělali úspory!

Volba je politická na globální úrovni. Poslední poznámka ohledně ITER a Mégajoule:

Gilles de Gennes, před svým úmrtím, byl mezi těmi, kdo upozornili na mnoho argumentů, které dělají projekt ITER problematickým, pokud jej nepovažujeme za sociální plán nebo způsob, jak desítkám výzkumníků, inženýrů a techniků zaručit celoživotní kariéru v jedné z nejkrásnějších oblastí světa, která je nejlépe umístěna. De Gennes byl velmi skeptický ohledně toho, zda supravodivý magnet ITER, umístěný co nejblíže plazmatu, bude dlouho odolávat intenzivnímu neutronovému záření. Upozornil, že žádná předchozí studie na tento problém nebyla provedena, což by bylo však snadné na úrovni modelů umístěných ve svazku neutronů. Ale výsledek by mohl vést k okamžitému zastavení stavby této skutečné katedrály pro inženýry.

Druhá věc: fúzní plazmaty jsou srážkové, jsou termální a blízké termodynamické rovnováze. Rozdělení rychlostí iontů je tedy podle Maxwella-Boltzmannova typu s „ocasem“ rozdělení Boltzmannova, plným rychlých iontů:

Rychlé ionty v ocasu rozdělení Boltzmannova

Tyto ionty nevyhnutelně překonají magnetickou bariéru udržení. Srážkou se stěnami a různými objekty tvořícími komoru odtrhávají těžké atomy.

Znečištění fúzního plazmatu tokamaku způsobené odtrháváním těžkých iontů ze stěny

Tyto atomy se okamžitě ionizují a získají náboj Z, přičemž jsou ovlivněny gradientem magnetického tlaku, a vrátí se do jádra plazmatu, znečišťujíce jej. Ztráty záření způsobené interakcí mezi elektrony plazmatu a ionty (zpomalení záření nebo Bremstrahlung) rostou jako druhá mocnina elektrického náboje iontů Z.

Ztráty zářením při interakci elektron-iont

( zpomalení záření )

Nikdo nevidí, jak zabránit tomuto znečištění plazmatu těžkými ionty ani jak jej odstranit. Růst ztrát zářením sníží teplotu a parní kotel třetího tisíciletí se utopí. Když jsem tuto otázku přednesl na veřejných setkáních s lidmi z ITER, jejich jediná reakce byla:

• To je dobrá otázka.....

Pokud se ptáme, zda bude stroj ITER schopen dosáhnout významné a trvalé fúzní reakce, možná bude odpověď kladná na krátkých časových škálách. Ale pokud je otázka: „Bude tento typ stroje nakonec vést k provoznímu reaktoru a vyřeší problém energetických potřeb lidskosti?“, zdá se mi, že odpověď musí být záporná.

Udělám ještě jednu poznámku ohledně impulzní fúze. Lze ji přímo převést. Fúzní plazma se rozšiřuje. Pokud to probíhá v magnetickém poli, protože je Reynoldsův číslo magnetického pole velmi vysoké, dochází k „zachování toku“ a indukovanému proudu. Účinnost: 70 %. Žádné pohyblivé části. Proč si komplikovat život s výměníkem tepla, parní turbínou? Proč ne kolo s lopatkami? Věřím v „dvoudobou fúzi“ na dlouhodobé bázi. Existují i jiné řešení pro impulzní fúzi než Z-pinches. Otázku jsme jen jen zlehka představili.

Ve světě existují přírodní systémy provádějící impulzní fúzi. Jsou to kvazary.

Nemyslím, že energie pochází „z akrecí do obří černé díry“. Společné fluktuace metrik dvou dvojčatových vesmírů vytvářejí centripetální rázovou vlnu v mezihvězdném plynu galaxie. Toto jsem již popsál v knize „Ztratili jsme polovinu vesmíru“, vydané v roce 1997 nakladatelstvím Albin Michel. Mediální eko bylo úplně nulové. Plyn je při průchodu komprimován, nestabilizován. Vznikají mladé hvězdy, které vysílají ve vysokém infračerveném světle a ionizují mezihvězdný plyn. Reynoldsovo číslo magnetického pole stoupá a plynová vlna pak přivádí magnetické linie galaxie (frozen in), jako sedlák sevře klasy obilí. Kolaps končí malou kuli plazmatu ve velikosti galaxie, kde jsou podmínky Lawsonovy splněny v hmotě a ne v jádře, jako u hvězdy. Proto tyto objekty „tak malé jako hvězdy, ale vydávají tolik energie jako celá galaxie“. Plazma je pak vystřelováno ve dvou lalocích podél směru magnetického dipólu. Gradient magnetického pole urychlí nabité částice na vzdálenost stovky tisíc světelných let. Tak se vytvářejí „kosmické paprsky“ v těchto přirozených velkých urychlovačích částic.

Když společné fluktuace metrik vedou ke zhoršení udržení, galaxie... vybuchne. Jsou to „nepravidelné galaxie“, o nichž slavný anglický astrofyzik sir James Jeans (objevitel nestability, které přisoudil své jméno, stejně jako rovnice, která ji popisuje) řekl:

• Podivné a často neuvěřitelné tvary některých galaxií naznačují, že jsou síly obrovské, o nichž nic nevíme.

Pokud jde o instalaci LMJ (Laser Mégajoule), nikde nikdy nebylo řečeno, kromě opakování běžných frází („Slunce v zkumavce“, „oblast výzkumu pro astrofyziky“), že tento nástroj pro inženýry z vojenského sektoru je součástí snahy vyřešit problém energetických potřeb planety.