Αντίστοιχη σύγκλιση με τη μηχανή Focus
Η αντίστοιχη σύγκλιση, μια άλλη πιθανή πορεία;
Η δοκιμή FOCUS
Τα αποτελέσματα που έχουν επιτευχθεί μέχρι σήμερα δεν έχουν το ίδιο επίπεδο αξιοπιστίας με αυτά της Z-machine της Sandia, αλλά μας φάνηκε ενδιαφέρον να αναφέρουμε αυτές τις δοκιμές για να δείξουμε την πολύ μεγάλη ποικιλία που παρέχει η MHD όσον αφορά την αύξηση της πυκνότητας και της θερμοκρασίας ενός πλάσματος. Σε αυτό το σημείο, η δοκιμή FOCUS είναι πολύ αρχική. Παραμένει να διαπιστωθεί, σε αυτή την περίπτωση, αν οι υψηλές θερμοκρασίες που μετρήθηκαν με τη ροή ακτίνων Χ αντιπροσωπεύουν πραγματικά τη θερμοκρασία του πλάσματος ή το αποτέλεσμα της επίδρασης στην ανόδο. Ο E. Lerner, ο οποίος δεν διαθέτει τα μέσα του ισχυρού εργαστηρίου του Νέου Μεξικού, είναι πεπεισμένος ότι αυτό δείχνει ότι έχει επιτευχθεί θερμοκρασία πάνω από ένα δισεκατομμύριο βαθμούς (100 keV). Θα αφήσουμε σε αυτόν την ευθύνη αυτής της συμπέρασης.
Αρχή λειτουργίας
1 Ιουνίου 2006
Η FOCUS είναι μια δοκιμή που πολλοί μιλούν από την αρχή της δεκαετίας του 2000. Μπορείτε να βρείτε στοιχεία στην εγκυκλοπαίδεια Wikipedia στην ιστοσελίδα:
http://en.wikipedia.org/wiki/Plasma_focus
Η σύγκλιση, για όλους, αμέσως εμφανίζει δύο μοναδικές πορείες.
-
Η σύγκλιση στα Tokamaks, που αντιστοιχεί στην ακριβή δοκιμή ITER, η οποία θα τοποθετηθεί στο Cadarache, στα βόρεια του Aix-en-Provence
-
Η σύγκλιση με λέιζερ, που είναι αυτή η άλλη "καθεδρα για μηχανικούς" που είναι το έργο Megajoule, τοποθετημένο στο Barp, κοντά στο Bordeaux.
Η σύγκλιση αναφέρεται εξαιρετικά σε αυτή του δευτερίου και τριτίου, η οποία πραγματοποιείται στη χαμηλότερη θερμοκρασία. Το δευτέριο είναι ένας πρώτος ισότοπος του υδρογόνου, του οποίου το πυρήνας αποτελείται από ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο. Ο πυρήνας του τριτίου περιέχει ένα πρωτόνιο και δύο νετρόνια.
Η σύγκλιση τους, η οποία συμβαίνει όταν η θερμοκρασία φθάνει τα 100 εκατομμύρια βαθμούς (σε ταχύ ρυθμό), παράγει έναν πυρήνα ηλίου και ένα ταχύ νετρόνιο με ενέργεια 14 MeV (14 εκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ). Στο κέντρο του ηλίου η θερμοκρασία της "καυστήρα" είναι μόνο 15 έως 20 εκατομμύρια βαθμούς και η σύγκλιση εκεί συμβαίνει σε πολύ πιο αργό ρυθμό (διαφορετικά ο Ήλιος θα έκανε έκρηξη).
Οι μόρια του βαρέο υδρογόνου μοιάζουν σχεδόν ακριβώς με αυτά του ελαφρού υδρογόνου. Έχουν τις ίδιες χημικές ιδιότητες:
Στα αριστερά, ένα μόριο D-D και στα δεξιά ένα μόριο T-T. Η ένωση εξασφαλίζεται από ηλεκτρόνια, εδώ αναπαριστώντας με μπούκα. Τα "νουκλεόνια" απεικονίζονται με διαβόλια. Τα πρωτόνια, ηλεκτρικά φορτισμένα, είναι σε μωβ, τα νετρόνια, ηλεκτρικά ουδέτερα, σε κόκκινο.
Από 3000 βαθμούς το υδρογόνο "ιονίζεται πλήρως", τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται από τους πυρήνες και το υδρογόνο (ελαφρό ή βαρύ) μετατρέπεται σε πλάσμα, μίγμα ενός "αερίου ηλεκτρονίων" και φορτισμένων πυρήνων. Ωστόσο, περίπου στους 100-150 εκατομμύρια βαθμούς αυτοί οι πυρήνες τείνουν να αντιδράσουν:
Αυτό είναι το σχήμα της σύγκλισης του βαρέου υδρογόνου:
Ο αναγνώστης μπορεί να γνωριστεί με όλες αυτές τις έννοιες σχετικά με την πυρηνική ενέργεια, εξετάζοντας τη δική μου κωμική σειρά που μπορεί να κατεβάσει δωρεάν
Ενεργητικά Σας
διαθέσιμη στην ιστοσελίδα http://www.savoir-sans-frontieres.com στη διεύθυνση:
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
Η εκπομπή αυτού του νετρονίου σύγκλισης στα 14 MeV είναι το πρόβλημα, καθώς αυτά τα σωματίδια προκαλούν παραγόμενη ραδιενεργότητα σε όλες τις δομές που αποτελούν τον αντιδραστήρα. Αυτά τα νετρόνια ενσωματώνονται στα υλικά των δομών του αντιδραστήρα, δημιουργώντας πολλές ασταθείς ουσίες που γίνονται αυτόματα ραδιενεργές και αποτελούν απόβλητα. Αυτή η ροή νετρονίων επίσης επηρεάζει τις δομές του αντιδραστήρα, μπορεί να επιβληθεί στην τελική αντοχή των συστατικών του και να επηρεάσει τη σωστή λειτουργία των σολενοειδών που εξασφαλίζουν τον περιορισμό του πλάσματος.
Το σχέδιο παραπάνω αναφέρεται στην αναγέννηση του τριτίου. Στην πράξη τα νετρόνια σύγκλισης δεν δημιουργούν μόνο τρίτιο. Δημιουργούν επίσης πολλά ραδιενεργά ισότοπα, με την επίδραση της τεχνητής ραδιενεργότητας (σε αντίθεση με τη "φυσική ραδιενεργότητα" που σχετίζεται με τα ραδιενεργά ισότοπα που υπάρχουν στη φύση, και που δημιουργήθηκαν αρχικά σε έκρηξη υπερνοστών, και στη συνέχεια ενσωματώθηκαν στη μάζα της Γης κατά τη δημιουργία της). Ένα επίστρωμα λιθίου συμπεριφέρεται ως "εύπετρο υλικό", που είναι προορισμένο να δημιουργεί συνεχώς τρίτιο, το οποίο είναι ραδιενεργό (ημιζωή: 12 χρόνια) και δεν υπάρχει στη φύση.
Ο κοινός άνθρωπος γενικά δεν γνωρίζει ότι η σύγκλιση είναι όπως "μια χημεία των πυρήνων", όπου ξεκινάμε από ένα "μίγμα σύγκλισης", μια "αντίδραση" και παράγει "προϊόντα αντίδρασης". Η σύγκλιση Δευτερίου-Τριτίου είναι μια από τις πιθανές αντιδράσεις. Αλλά είναι αυτή που συμβαίνει στη χαμηλότερη θερμοκρασία
**Μη ραδιενεργές αντιδράσεις σύγκλισης, χωρίς ραδιενεργότητα και απόβλητα! **
Είδαμε, σε ένα αρχείο που αφιερώνεται στη Z-machine, ότι μια θερμοκρασία δύο δισεκατομμυρίων βαθμών επιτεύχθηκε το 2005 στα εργαστήρια Sandia στο Νέο Μεξικό. Παρατηρούμε επίσης ότι το σκοπός της δοκιμής δεν ήταν να επιτευχθούν τόσο υψηλές θερμοκρασίες, αλλά να δημιουργηθεί απλά μια πηγή ακτίνων Χ, σε λίγα εκατομμύρια βαθμούς. Ωστόσο, απροσδόκητα αυτός ο πιεστικός πυρήνας παρείχε ... δύο δισεκατομμύρια βαθμούς, με τρόπο πλήρως αμφισβητούμενο. Αυτό το αποτέλεσμα εκτός της συνηθισμένης πορείας δημιούργησε αμέσως ανησυχία στις ομάδες που διαχειρίζονται από δεκαετίες αυτά τα ακριβά έργα:
-
Η σύγκλιση με λέιζερ (στη Γαλλία: Megajoule)
-
Η σύγκλιση στις μηχανές tokamak (στη Γαλλία: ITER)
Αλλά θα δούμε ότι αυτή η Z-machine μπορεί να μην είναι η μόνη που μπορεί να παράγει τόσο θερμά πλάσματα (ενώ το σύστημα ITER, που λειτουργεί συνεχώς, δεν μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία του). Με μια αναλογία θα μπορούσαμε να πούμε ότι υπάρχει τόσο μεγάλη διαφορά μεταξύ αυτής της νέας γκάμας μηχανών σύγκλισης, με υψηλή θερμοκρασία, και το tokamak όσο και μεταξύ των κινητήρων εκρήξεων και των μηχανών ατμού.
Aσχολούμενοι, η ITER είναι η μηχανή ατμού των σύγχρονων χρόνων
Για να κατανοήσουμε καλύτερα αυτούς τους τύπους μηχανών είναι απαραίτητο να γνωρίσουμε τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις που ενεργούν σε ηλεκτρικούς αγωγούς, στη συνέχεια σε εκκενώσεις.
Πάρτε ένα "εύκαμπτο" σολενοειδές, μια απλή κύκλο, στην οποία περνά ένα ρεύμα. Αυτή η σπείρα θα δημιουργήσει ένα πεδίο που θα ενεργήσει στον αγωγό που διαρρέει το ηλεκτρικό ρεύμα μέσω της Δύναμης Laplace I x B
Διαστολή μιας σπείρας υπό την επίδραση του ίδιου μαγνητικού πεδίου
Είναι τυπική η εμπειρία που έχετε δει στο Λύκειο ή στο Παλάιο της Ανακάλυψης.
Αν το ρεύμα είναι αρκετά ισχυρό, μπορεί να οδηγήσει στην έκρηξη του ηλεκτρικού αγωγού. Στο εργαστήριό μου τα εξήντα χρόνια, δημιουργούσαμε μαγνητικά πεδία 2 τεσλά (20.000 Gauss) με ρεύματα 50.000 αμπέρ, που παρείχαν ένας συσσωρευτής. Τα περιτύλιγμα ήταν από χαλκό. Αν αυτά δεν ήταν καλά στερεωμένα (στερεωμένα από ένα επίστρωμα υαλοβάμβακα που είχε προστεθεί με αραλδίτη), αυτά τα σολενοειδή έκλειναν αμέσως καταστρέφοντας το εργαστήριο.
Τώρα πάρτε μια ηλεκτρική εκκένωση. Έχετε όλοι ιδείς τη δοκιμή που συνίσταται στην έκρηξη μιας ηλεκτρικής εκκένωσης μεταξύ δύο μεταλλικών ράβδων. Αυτή "ανεβαίνει" και τελικά σπάει.
Βρίσκουμε το σχήμα της σπείρας προηγουμένως, με τη διαφορά ότι το ρεύμα κυκλοφορεί σε μεταλλικούς αγωγούς και σε ένα τύπο αερίου ιονισμένου, ένα πλάσμα. Αλλά το αρχικό πρότυπο είναι το ίδιο. Αυτή η "σπείρα" τείνει να διασταλεί.
Πέρα από το χαλί, θα φτάσετε στην έννοια του πυροβόλου πλάσματος (πυροβόλο πλάσματος). Αν οι εισερχόμενες ισχύος είναι αρκετά μεγάλες, μπορείτε να δημιουργήσετε ένα πλάσμα, το οποίο υπό την επίδραση μεγάλης δύναμης Laplace θα προκαλέσει ένα μεγάλο αέριο κίνηση. Αυτή η μάζα του ιονισμένου αερίου μπορεί να μετατραπεί σε βολίδα. Η ταχύτητα που επιτυγχάνεται μπορεί να είναι υπερηχητική και η εκτόξευση αυτού του πλάσματος θα συνοδεύεται από ένα κύμα συμπίεσης.
**Πυροβόλο πλάσματος (πυροβόλο πλάσματος) **
Η φυσική του πλάσματος μπορεί να είναι σε όλες τις δυνατές και φανταστικές γεωμετρίες και, μέσα σε τέτοιες συσκευές, μπορούν να συμβούν πολλά φαινόμενα, περισσότερο ή λιγότερο γνωστά και ελεγχόμενα. Προηγουμένως είχαμε θεωρήσει μια μόνο σπείρα. Αλλά μπορούμε επίσης να φανταστούμε ένα σύνολο σπειρών που τοποθετούνται σύμφωνα με ένα τόρο: ένα τύπος τοποθέτησης τύπου tokamak. Μπορείτε εύκολα να φανταστείτε ότι αν τοποθετούσατε σπείρες από ηλεκτρικό καλώδιο σε ένα ελαστικό περίβλημα, παρόμοιο με ένα αεροφόρο, που αποτελείται από ένα μονωτικό ύφασμα, η διέλευση του ρεύματος θα "φουσκώνει" αυτό. Εκεί πάλι, η διέλευση ενός πολύ ισχυρού ρεύματος μπορεί να οδηγήσει στην έκρηξη. Τα συστήματα μαγνητισμού των tokamak είναι τέτοια υπό την επίδραση μηχανικών τάσεων και πρέπει να είναι καλά στερεωμένα.
**Σύστημα σολενοειδών ενός tokamak (σχεδιαστικό). Δύναμη έκρηξης. **
Συμβαίνει σαν να υποβάλλεται αυτό το σύνολο αγωγών σε "μαγνητική πίεση" της τιμής:
B2/2mo
και όπου, στο MKSA:
mo= 4 p 10-7
Όπως στο "πυροβόλο πλάσματος", μπορείτε να φανταστείτε ότι σε αυτή την τορική γεωμετρία της ρεύματος, μια περιοχή είναι "ελεύθερη να εκτελεστεί". Θα παραχθεί για παράδειγμα το σχήμα του περιβόλου (σχήμα παγίδας για λύκους)
Περιβόλο πλάσματος
Αυτό δημιουργεί ένα είδος "περιβόλου πλάσματος" που τείνει να εκτοξευτεί μακριά από την τοιχοπλασία".
Τώρα θα φτάσουμε στο σχήμα της μηχανής "FOCUS", της οποίας το βασικό ιδεώδες ανάγεται στα έτη του 1950 (όπως επίσης, πρακτικά, όλα τα βασικά ιδεώδη της MHD. Αυτό δεν είναι τίποτα άλλο παρά MHD: ξέρετε, αυτό το πεδίο που αφήσαμε στη Γαλλία στα τέλη της δεκαετίας του 1950 "γιατί δεν έλεγε" και για το οποίο έχουμε σήμερα, σε σχέση με τους Αμερικανούς και τους Ρώσους, τριάντα καλά χρόνια καθυστέρησης).
FOCUS θα μοιάζει με ένα είδος πυροβόλου πλάσματος "περιτυλιγμένο κατά μήκος ενός άξονα". Έχετε μια κεντρική ανόδο, περικυκλωμένη από μια κάθοδο. Αυτή είναι η εικόνα που εμφανίζεται στη Wikipedia.
Η μηχανή Focus
Αυτή είναι η μηχανή, δείχνοντας την προώθηση του "περιβόλου ρεύματος":
Η Μηχανή Focus, με την εκτόξευση του "περιβόλου" πλάσματος
Όταν αυτό το περιβόλο πλάσματος εκτοξεύεται έξω από τον κύλινδρο, δημιουργείται ένας καλώδιος πλάσματος που το κρατά για λίγο στην ανόδο:
Focus: Σχηματισμός του καλώδιου πλάσματος
Εκεί πρέπει να εισαχθεί ένα δεύτερο φαινόμενο: το σφίξιμο ενός καλώδιου πλάσματος, πάντα υπό την επίδραση του ίδιου μαγνητικού πεδίου). Το σχήμα παρακάτω μιλά από μόνο του.
Φαινόμενο σφίξιμου σε ένα καλώδιο πλάσματος
Η μηχανή FOCUS συνδυάζει λοιπόν τα δύο φαινόμενα. Υπό την επίδραση του ίδιου μαγνητικού πεδίου "το περιβόλο πλάσματος" είναι εκτοξευμένο. Στη στιγμή που τείνει να αποχωρήσει από τις ηλεκτρόδια, που τελικά συμβαίνει, δημιουργείται ένας καλώδιος πλάσματος όπου εμφανίζεται ένα ισχυρό φαινόμενο σφίξιμου. Δεν γνωρίζουμε πολύ καλά τι συμβαίνει μέσα σε αυτό. Πάντως, αυτή η συμπίεση παράγει υψηλές θερμοκρασίες. Κάποιοι νομίζουν ότι σε αυτό το καλώδιο γεννιούνται πολύπλοκες γεωμετρικές ασταθείς, το ρεύμα έχει την τάση να γεννά ισχυρές ίνες, στρογγυλεμένα ρεύματα, μέσα στα οποία συμβαίνουν νέα φαινόμενα σφίξιμου, αυξάνοντας την αύξηση της θερμοκρασίας. Τελικά, θα εμφανιστούν "θερμές περιοχές" σε αυτό το καλώδιο πλάσματος.
Γεωμετρία (υποθετική) του ρεύματος
Οι αστάθειες MHD έχουν "κακή φήμη". Είχαν αναστείλει για δεκαετίες την ανάπτυξη των tokamak. Είχαν καταρρεύσει την επιχειρηματική προσπάθεια της MHD σε "διπλή θερμοκρασία" της τελευταίας δεκαετίας του 1960 λόγω της αστάθειας του Vélikhov (φαίνεται ότι είμαι γνωστός σχεδόν σε όλους τους ειδικούς MHD της Ρωσίας λόγω των εργασιών μου σχετικά με το θέμα, και ειδικά για τις δύο δοκιμές όπου, με δύο διαφορετικές μεθόδους, κατάφερα το 1965 και το 1982 να ανιχνεύσω αυτή την αστάθεια). Αυτές οι αστάθειες είναι φαινόμενα πολύ μη γραμμικά, απρόβλεπτα. Μια αστάθεια δεν είναι "καλή ή κακή". Στην περίπτωση της μηχανής Focus, αυτές οι αστάθειες χρησιμοποιούνται για να επιτύχουν, τοπικά, πολύ μεγάλες αυξήσεις θερμοκρασίας.
**Ποια είναι τα αποτελέσματα; **
Αυτές οι μηχανές τύπου Focus είναι απίστευτα απλές και ανεπιτήρητες. Αλλά τι δίνουν; Πρώτα απ' όλα, εικόνες αυτής της εκκένωσης, που πήραν με μια υπεργρήγορη κάμερα, δείχνοντας αυτό το φαινόμενο της εκτόξευσης του περιβόλου πλάσματος, συνοδευόμενο από ένα σφίξιμο:
Ο ταινία των γεγονότων πρέπει να διαβαστεί από τα κάτω προς τα πάνω
Παρακάτω η μηχανή Focus που κατασκευάστηκε από τον Fillipov (τώρα πεθαμένος) τη δεκαετία του 1960 στο Ινστιτούτο Kurtchatov των Υψηλών Θερμοκρασιών στη Μόσχα:
Fillipov μπροστά από τη μηχανή του Focus, στο Ινστιτούτο Kurtchatov των Υψηλών Θερμοκρασιών της Μόσχας
Μπορείτε να φανταστείτε μηχανές Focus διαφορετικών μεγεθών, οι παράμετροι της ομοιότητας είναι σχεδόν καλά διαχειρισμένοι (βλέπε το άρθρο στη Wikipedia). Η μηχανή παραπάνω αντιστοιχεί σε εκατοντάδες χιλιοαμπέρ με χρόνο ανύψωσης τριών μικροδευτερολέπτων. Η ανόδος έχει μήκος 16 εκατοστών και διάμετρο 1 εκατοστού. Τέτοιες μηχανές μελετώνται σε 8 χώρες. Κάποιες ομάδες ισχυρίζονται ότι έχουν επιτύχει αποτελέσματα που θα επιτρέψουν την εξεργασία ενέργειας από μια μη ραδιενεργή αντίδραση σύγκλισης Bore 11 Υδρογόνο 1 που δίνει 4 πυρήνες ηλίου και 8,7 Mev ενέργειας. Η αντίδραση Li6 πλέον D2 (δευτέριο) δίνει 22,4 Mev.
Μπορείτε να βρείτε αυτό στην:
http://www.focusfusion.org/research/billion.html
Η αμερικανική μηχανή Focus έχει μια κενή