Kernfusion Z-Maschine und saubere Energie

Die letzten Gerüchte des Sphinx

von Julien Geffray

21. Mai 2007

So, wie Amerikaner in letzter Zeit mit voller Geschwindigkeit voranschreiten, bremsen die Franzosen mit beiden Hufen.

Wir werfen einen kurzen Blick auf das vergangene Jahr: Im März 2006 gab es eine spektakuläre Entdeckung, die von den Sandia-Laboratorien in den USA angekündigt wurde: Die Z-Maschine erzeugte zufällig 3,7 Milliarden Grad (siehe die ursprüngliche Pressemitteilung auf Englisch). Eine bisher nie dagewesene Temperatur, hundertmal heißer als im Kern der Sonne, siebenmal heißer als im Kern einer Wasserstoffbombe und viermal höher als die theoretischen Vorhersagen ohne echte Erklärung. Mit einer solchen Temperatur wurde so eine neue Tür für die kontrollierte Kernfusion geöffnet, nicht nur für Wasserstoffisotope, wie es in den klassischen Projekten wie ITER oder den Mégajoule-Lasern definiert ist, sondern vor allem etwas völlig Neues: zwei bisher nicht vorstellbare Kernreaktionen: Lithium-Wasserstoff (erfordert mindestens 500 Millionen Grad) und Bor-Wasserstoff (ab einem Milliarde Grad). Diese beiden speziellen Kernreaktionen sind praktisch frei von Radioaktivität – mit Ausnahme einiger seltener, unbedeutender Nebenreaktionen – und würden kraftvolle und völlig umweltfreie Kernkraftwerke ermöglichen, die als Brennstoffe Elemente verwenden, die auf der Erde reichlich vorhanden sind. Kurz gesagt, die von unserem Planeten, der durch seine rasante Verschmutzung krank ist, erwartete Energieheilung.

Im Laufe des Jahres 2006 wurden die Z-Maschine und die möglichen Möglichkeiten von Jean-Pierre Petit in vereinfachter Form beschrieben:

• Ein Licht der Hoffnung in dieser brutalen Welt
• Die Z-Maschine von Sandia – Kernfusion ohne Umweltverschmutzung oder Radioaktivität in Reichweite!
• Analyse des Artikels von Malcom Haines, erschienen in Physical Review Letters
• 3,7 Milliarden Grad und niemand interessiert sich dafür
• Einige Klarstellungen (FAQ)
• Offenes Brief an Nicolas Hulot
• Offenes Brief an die Politiker

Die Existenz einer äquivalenten französischen Maschine, wenn auch weniger leistungsstark, wurde ebenfalls hervorgehoben: die ECF des Zentrums für militärische Experimente Gramat (CEG) in der Region Lot. ECF steht für "Flusskompressionsversuch", aber in Wirklichkeit wird die Maschine Sphinx genannt.

Mehrfache Versuche wurden unternommen, um die nationalen Medien zu veranlassen, dieses Thema zu behandeln und die Politiker dazu zu bringen, sich dafür zu interessieren, ohne echten Erfolg (ein Artikel im Webmagazin Futura-Sciences und nur eine kurze Meldung in Science & Vie und Sciences et Avenir). Ein Artikel für die breite Öffentlichkeit, der im Internet auf dem Forum Agoravox erschien, hatte wenig Wirkung. Kontakte zu Politikern wurden versucht. Ein Wissenschaftler von sehr hohem Niveau, der in Russland für Fragen der Kernfusion verantwortlich ist, hat sogar zugesagt, die Bemühungen zur Sensibilisierung, die von JPP und einem seiner Kollegen, einem "Bomber-Experten", unternommen wurden, zu unterstützen, indem er einen Brief schrieb, der persönlich übergeben werden sollte, der die Bedeutung dieser Forschung erklärte und sogar vorschlug, eine französisch-russische Zusammenarbeit im Bereich zu initiieren! Aber wem sollte man diesen Brief in Frankreich geben (es wäre ein wissenschaftlicher Verantwortlicher nahe bei der Politik notwendig), wenn niemand bereit oder in der Lage ist, einen solchen Vortrag zu hören?

Leider blieben diese Versuche ungenutzt. Aus zwei Gründen:

1. Die Untersuchung der Fusion durch "z-pinch" oder im Französischen "magnetische Striktion" wird insbesondere aus Sicht der zugeordneten Budgets als direkter Konkurrent des Projekts ITER, einer völlig anderen Lösung, die in unserem Land implementiert ist, wahrgenommen. Die französischen Spezialisten für magnetische Striktion sind zudem zu wenige, um ihre Stimme zu hören, und enttäuscht, haben einige von ihnen bereits in den USA gearbeitet, an der... Z-Maschine der Sandia-Laboratorien.
2. Diese Forschungen sind "potenziell waffenfähig". Mit anderen Worten, sie können zur Realisierung von Nuklearwaffen der nächsten Generation führen. In diesem Fall wäre die Explosion der Wasserstoffbombe nicht mehr durch eine klassische kleine A-Bombe ausgelöst, die schwer herzustellen ist. Stattdessen wäre eine kompakte, aus der Z-Maschine abgeleitete Vorrichtung, die viel einfacher zu konzipieren ist, für jedes Land und besonders unkontrollierbar, da sie auf "einfacher" Leistungselektronik beruht. Die berühmte Urananreicherungsschritt, die für schwere geopolitische Probleme verantwortlich ist, aber eine relative Kontrolle der Verbreitung ermöglicht, würde in der Praxis überflüssig werden.

Das offensichtliche Ziel all dieser Aktivitäten war es, Sphinx für zivile Forscher zugänglich zu machen, während diese französische Z-Maschine ausschließlich für militärische Ingenieure reserviert ist. Derzeit ist ihre Kapazität von 2,5 bis 5 Millionen Ampere nicht in der Lage, die Temperatur der amerikanischen Z-Maschine zu erzeugen, die 18 Millionen Ampere lieferte. Aber ein solches Gerät kann relativ leicht modernisiert werden. Die Z-Maschine von Sandia wurde im September 2006 tatsächlich demontiert, um eine Modernisierung durchzuführen, die die Kapazität um 50 % erhöhen sollte. Das Programm ZR (für "Z Refurbished") sollte im Sommer 2007 vollständig in Betrieb sein, mit einer Intensität von 27 Millionen Ampere, immer noch in 100 Nanosekunden geliefert. Die Temperaturen, die durch diese Methode erreicht werden, werden erwartet, noch weiter zu steigen. Und wie wir später sehen werden, werden die Amerikaner nicht stehen bleiben: Sie haben bereits eine neue Technik festgelegt, um 60 Millionen Ampere zu erreichen.

Unoffiziell wussten die französischen Militärs vor einigen Monaten nicht so recht, auf welchem Fuß sie stehen sollten. Auf der einen Seite scheinen diese Forschungen sehr vielversprechend, aber der CEG hat nicht wirklich Forscher, die diesen neuen Bereich auf grundlegender Ebene erschließen könnten. Auf der anderen Seite möchte die DGA diese Forschungen vollständig kontrollieren, um sie gegebenenfalls mit dem Schutz der nationalen Sicherheit zu versehen, falls etwas Wichtiges dabei herauskäme. Es ist auch eine Sorge, die man gegenüber den Sandia-Laboratorien haben kann, die tatsächlich vom Verteidigungsministerium und der amerikanischen Armee verwaltet werden (die Mittel stammen von der NNSA, der National Nuclear Security Administration)... und das ist gerade der Vorteil, andere unabhängige Forschungen an anderen Orten durchzuführen. Dilemma: Wie kann man das militärische Zentrum Gramat für Zivilisten öffnen?

Die Antwort, enttäuschend für manche oder ein einfacher, vorhersehbarer Fakt für andere, wurde von dem Journalisten Matthieu Quiret in der Ausgabe vom 16. Mai 2007 des wirtschaftlichen Tagesblattes Les Échos gegeben, das online unter der Adresse:

http://www.lesechos.fr/info/metiers/4576329.htm

verfügbar ist

und deren Inhalt wir hier wiedergeben (der interessante Abschnitt ist in Rot):

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Les Échos

vom 16. Mai 2007

Kompetenzen

NUKLEAR

Die französische Z-Maschine ignoriert die Energie

Kleiner „Sphinx“.

Mitten im Quercy, im Zentrum für Studien von Gramat (CEG), nutzt die DGA seit einigen Jahren eine kleine französische Z-Maschine (2,5 Millionen Ampere), die „Sphinx“ genannt wird. Wie ihre große Schwester in den USA dient sie hauptsächlich dazu, die Widerstandsfähigkeit von Kernsprengköpfen zu testen.

Im Gegensatz dazu wird sie keine zivilen Experimente durchführen. Vor einigen Jahren hatten die Forscher von Gramat zwar Versuche unternommen, um ihre militärische Vorgesetzten zu überzeugen, ihre Studien zu diversifizieren, ohne Erfolg.

Beim Interview mit „Les Echos“ betont der sehr „starrköpfige“ CEG heute, dass er keinerlei energiebezogene Projekte hat.

Diese Scheu im Investitionsspiel besorgt die Spezialisten der Striktion.

Die französischen Kompetenzen in diesem Bereich der Leistungselektronik sind bedroht, sagt einer von ihnen.

In Großbritannien arbeitet eine gleichwertige Maschine, die Magpie des Imperial College (1,4 Millionen Ampere), aktiv an der magnetischen Striktion, insbesondere mit amerikanischen Mitteln. Nicht stark genug, um die Ziele der Z-Maschine zu erreichen, wird sie von den Amerikanern genutzt, um ihre Forschungen zur Striktion selbst zu ergänzen. Die Russen sind ebenfalls auf dem Punkt, diesen Forschungsbereich zu investieren.

Nun wissen wir zumindest klar, was uns erwartet. Trotz der Kompetenzen, die Frankreich besitzt, und der Unterstützung, die die Russen bieten, hat die Armee entschieden: Es wird keine zivile französische Forschung zur Fusion durch magnetische Striktion geben.

Währenddessen, wo sind die Amerikaner und wohin gehen sie? In derselben Ausgabe des Blattes Les Échos, in einem gewissen Widerspruch zur Erwähnung des Blockierens jeglicher französischen Forschung in diesem Bereich, wird die kontrollierte Wasserstofffusion durch die Z-Maschine in einem zweiten Artikel ausführlich erklärt, der mit dem Titel „Nuklear: Die amerikanische Z-Maschine widerlegt Iter“ erschien, den Sie unter der Adresse:

http://www.lesechos.fr/info/metiers/4576219.htm

lesen können.

Wir reproduzieren hier die Illustration dieses Artikels:

**Wie die amerikanische Z-Maschine die Isotope des Wasserstoffs verschmilzt
(Deuterium-Deuterium-Reaktion, die neutrale Teilchen mit mittlerer Energie von 2,45 MeV erzeugt)

Es handelt sich um die bereits alte indirekte Technik des „Hohlraums“, des „Röntgenofens“, der eine Kapsel mit Wasserstoffisotopen komprimiert und erhitzt, bis sie verschmilzt, mit Hilfe einer speziellen Schäumung und einem Wolframdrahtkäfig. Das Experiment wurde am 7. April 2003 erstmals auf der Z-Maschine durchgeführt (Pressemitteilung). Die direkte Angriffstechnik ohne Verwendung der Hohlraum-Technik, durch ultrahochtemperatur, von reinen Kernreaktionen, die praktisch keine Neutronen abgeben (Lithium-Wasserstoff oder Bor-Wasserstoff), dank der kürzlich entwickelten Drahtkäfig-Technik aus rostfreiem Stahl (3,7 Milliarden Grad Ende 2005) wird noch nicht erwähnt. Aber die Idee der Fusion durch magnetische Striktion beginnt allmählich in den französischen Medien Fuß zu fassen.

Bislang (1996-2006) war die Z-Maschine der Sandia-Laboratorien dies:

Die Z-Maschine im Querschnitt. Beachten Sie die Größe des braunen Bassins und die Länge der Wasserleitungen in Blau.

Größe: 33 Meter. Und wenn der Strom eingeschaltet wird, sehen Sie die elektrischen Bögen, die sich an der Oberfläche des riesigen isolierenden Ölfass- und Wasserspeichers ausbreiten:

Kurzschlüsse, die an der Oberfläche der Z-Maschine zwischen metallischen Teilen laufen

„Wasserleitungen“ ermöglichen es, die auf die Zielvorrichtung gelieferte Leistung zu erhöhen, indem sie die ursprüngliche elektrische Impuls (einige Mikrosekunden) von den peripheren Marx-Generatoren komprimieren, so dass der Endimpuls, der auf den Drahtkäfig in der Mitte geliefert wird, nur 100 Nanosekunden dauert.

Frage: Wie kann die Leistung erhöht werden? Mehrere Möglichkeiten:

Eine erste Antwort wird 2007 mechanisch mit ZR gegeben: Die gleiche Methode wird beibehalten, aber die bestehenden Komponenten werden verbessert. Zum Beispiel gibt es immer noch 36 Marx-Generatoren der gleichen Größe wie die alten, aber mit Kondensatoren, die doppelt so viel Energie speichern. Der 4-Joule-Gas-Laser-Trigger, der allen 36 Schaltern gemeinsam ist, wird durch 36 individuelle Laser-Trigger ersetzt. Die wasserisolierten Übertragungsleitungen sind vertikal und dreifach (zuvor horizontal und zweifach), weniger störend und erzeugen weniger Blasen, usw.

Es wäre nichts daran zu beanstanden, „alle diese Elemente zu stapeln“. Durch Verdopplung der Tiefe des Bassins würde ein „doppelter ZR“ mechanisch 54 Millionen Ampere liefern.

Der französische Spezialist Mathias Bavay, der in die USA bei Sandia emigriert ist, weil er in Gramat in Frankreich keine Mittel erhalten hat, hatte eine Z-Maschine entworfen, die von Anfang an 60 Millionen Ampere in 100 Nanosekunden liefern könnte, dank einer cleveren magnetischen Flussautokompression mit zwei koaxialen Linern, ohne Sprengstoff (für Details siehe eine vereinfachte Erklärung seiner Dissertation).

Jean-Pierre Petit schlug hingegen vor, das umfangreiche Ensemble „Marx-Generatoren + Leitungen + Bassin“ durch einen explosiv betriebenen Flusskompressionsgenerator zu ersetzen, ein ultra-kompaktes Gerät, das 100 Millionen Ampere erzeugt, erfunden von Andrei Sakharov in den 1950er Jahren (der MK-2-Generator) oder eine verbesserte Variante (wie der DEMG-Generator mit Scheiben, der schneller ist). Die Russen sind tatsächlich Meister im Umgang mit „hohen Impulsleistungen“. Lesen Sie dazu die Seite Die Grundprinzipien der russischen MHD-Maschinen.

Das folgende Bild ist nur schematisch. Es ist eine einfache „Laboratoriums- oder Großschul-Experiment“, mit dem die ersten Ansätze dieser Themen erreicht werden sollen. Der Sakharov-Generator mit seinem Solenoid kann starke elektrische Ströme erzeugen, aber die Entladezeit ist zu lang. Um einen ultra-schnellen explosiv betriebenen Generator zu entdecken, siehe den russischen DEMG, der unglaublich clever ist ( siehe in der Mitte dieser Seite ) .

Schematischer Aufbau, der einen Zusammenhang zwischen einer Z-Maschine und einem Sakharov-Generator andeutet
Rechts: Der MHD-Induktionsgenerator, ein einfacher Solenoid, der die Zielvorrichtung umgibt. Unten: Der ultra-schnelle Rivet-Schalter, der durch Sprengstoff angetrieben wird

Aber eine andere vielversprechende Richtung für die Fusion durch magnetische Striktion innerhalb einer Z-Maschine scheint sich in den USA mit der Unterstützung der Russen zu eröffnen: Der LTD-Generator (Linear Transformer Driver), dessen sehr schnelle Fortschritte im April 2007 von den Sandia-Laboratorien groß angekündigt wurden. Lesen Sie dazu:

Die Z-Maschine mit LTD gesteigert --- ---