Η Φραγκική Μηχανή Z
Η διατριβή του Μαθιάς Μπαβάι
φορτωμένο στις 17 Ιουνίου 2006
Η διατριβή αυτή, πολύ έγκυρη, βρίσκεται στην:
http://mathias.bavay.free.fr/these/sommaire.html
Τίτλος
:
Συμπίεση ροής μαγνητικού πεδίου σε ρεύμα υπο-μικροδευτερολέπτου για την απόκτηση υψηλών πιέσεων και ακτίνων Χ
παρουσιάστηκε στις 8 Ιουλίου 2002 στο CEG ( Κέντρο Στρατιωτικής Επιτροπής Gramat, Lot ).
Ο γεννήτορας του Gramat ( βλ. εικόνες παραπάνω ) μπορεί να παρέχει οργανικές ροές ρεύματος 2,5 εκατομμυρίων αμπέρ, διάρκειας 800 νανοδευτερολέπτων.
Γεννήτορας ηλεκτρικού ECF του Gramat
Ένας μεγαλύτερος όραμα δείχνει τη διάμετρο της εγκατάστασης, περίπου 20 μέτρα ( έναντι 33 για τη Μηχανή Z της Sandia ).
Μεγαλύτερος όραμα
Κεντρικό τμήμα της εγκατάστασης ECF του Gramat
Το σχέδιο που εφηύρε ο Bavay, δοκιμασμένο στο Gramat και στο γεννήτορα της Sandia είναι πολύ αρχικό. Οι Σοβιετικοί είχαν εφευρετικά συστήματα συμπίεσης ροής όπου ένα χημικό εκρηκτικό εφαρμόζει πίεση σε ένα "περιβλήμα" που αποτελείται από ένα ηλεκτρικά αγώγιμο υλικό, χαλκό ή αλουμίνιο. Έτσι το περιβλήμα εκρήγνυται, συμπιέζοντας ένα μαγνητικό πεδίο που υπάρχει μέσα του, προηγουμένως τοποθετημένο με μια ηλεκτρική απόδοση σε ένα σπειροειδές με βαταρία πυκνωτών. Η ιδέα που αναπτύχθηκε στη διατριβή του Bavay είναι να χρησιμοποιήσει ένα περιβλήμα με σύρματα, ως "πιστόνι", και να αντικαταστήσει την εξωτερική πίεση, που είναι χημική για τους συμπιεστές μαγνητικής συγκέντρωσης, με μια "μαγνητική πίεση". Βρίσκουμε δύο ιδέες:
-
Να χρησιμοποιήσει ένα πιο ελαφρύ περιβλήμα, με μικρότερη αδράνεια
-
Να εξασφαλίσει ότι όλη η ενέργεια μεταφέρεται σε αυτό, το "μαγνητικό αέριο" έχοντας "μηδενική αδράνεια".
Έτσι καταλήγουμε σε έναν δίδυμο συμπιεστή, με ... δύο περιβλήματα, ένα μεγάλο και ένα μικρό. Αυτό είναι γενικά τι θα είχαμε πετύχει με το πολύβολο πλάσματος του Sakharov αν είχαμε ... κλείσει αυτό το πολύβολο!
Πολύβολο πλάσματος του Sakharov, τροποποιημένο
Επαναλαμβάνουμε το αρχικό σχήμα. Μια ηλεκτρική απόδοση δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο στο "καρότσι" Α. Στη συνέχεια, το εκρηκτικό αναφλέγεται από την αριστερή πλευρά, προκαλώντας τη διαστολή του "περιβλήματος" από χαλκό.
Ο κώνος από χαλκό κλείνει το καρότσι, περικλείοντας το μαγνητικό πεδίο που, "συμπιεσμένο", προσπαθεί να εκτοξεύσει τον αλουμινένιο δακτύλιο στο χώρο μεταξύ του "πολύβολου" από χαλκό και του κεντρικού περιβλήματος, γεμάτου εκρηκτικό. Ωστόσο, σε ένα νέο σχήμα θα αντιτεθούμε στην εκτόξευση αυτού του δακτυλίου, ο οποίος θα προσκρούσει με μεγάλη ταχύτητα στο κλειστό άκρο του "πολύβολου", προκαλώντας ισχυρές πιέσεις. Φυσικά, θα έχουμε κενό μεταξύ του δακτυλίου από χαλκό και του κλειστού στοιχείου που βρίσκεται στη δεξιά πλευρά, σε χρώμα γκρι. Ο αλουμινένιος δακτύλιος έχει το ρόλο ενός δεύτερου "περιβλήματος", επειδή στη διέλευσή του εξατμίζεται, μετατρέποντας σε πλάσμα. Το κεντρικό περιβλήμα υφίσταται επίσης μια μετατροπή πλαστικότητας.
Επιστρέφοντας στη διατριβή του Bavay. Θα αναγνωρίσουμε στοιχεία του παραπάνω σχήματος, διαφορετικά διαμορφωμένα. Όπως είπαμε, τα δύο περιβλήματα είναι "με σύρματα" και θα μετατραπούν σε πλάσμα. Πρέπει να δημιουργηθεί μια συγκεκριμένη μαγνητική πίεση στο χώρο Α πριν αυτός κλειστεί. Πρέπει να αντικατασταθεί το στοιχείο προώθησης, το αέριο που προέρχεται από την έκρηξη με μια μαγνητική πίεση. Έτσι παίρνουμε το εξής:
Σύστημα της διατριβής του Mathias Bavay
Για καλύτερη κατανόηση ίσως θα έπρεπε να αναπαρασταθούν τα δύο χρονικά στιγμιότυπα σε μια μόνο εικόνα. Έτσι, πρώτα το σύστημα του Bavay στην αρχική του κατάσταση:
Σύστημα του Mathias Bavay στην αρχική του κατάσταση
Υπάρχουν δύο ηλεκτρικές αποδόσεις, η μια αναπαριστάται με μωβ χρώμα, η "πρωτεύουσα απόδοση" και η άλλη με κόκκινο χρώμα, η "δευτερεύουσα απόδοση". Αυτές οι δύο αποδόσεις δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο μέσα σε δύο συνεστιακές κοίλες, με τοροειδή γεωμετρία. Αναγνωρίζεται ένα "περιβλήμα" κυλινδρικό που αποτελείται στην πραγματικότητα από ένα πρώτο σύνολο συρμάτων. Στη διατριβή του Bavay αναφέρεται ότι όταν αυτά τα σύρματα διαρρέονται από μεγάλη ένταση ηλεκτρικού ρεύματος δεν μετατρέπονται αμέσως σε μεταλλικό πλάσμα. Αντίθετα, έχουν μια αρκετά μεγάλη διάρκεια ζωής, που μπορεί να φτάσει το 80% του χρόνου που χρειάζεται αυτό το "πλέγμα συρμάτων" για να κινηθεί ακτινικά και να συγκεντρωθεί στον άξονα. Αυτό είναι το μυστικό της διατήρησης της αξιοσυμμετρίας στην εργασία της Sandia. Όταν αυτό το αντικείμενο εκρήγνυται, δεν είναι ένα σύνολο συρμάτων που τοποθετούνται το ένα δίπλα στο άλλο, ούτε ένα πλέγμα πλάσματος, αλλά ένα "μίγμα των δύο". Αυτό θεωρήθηκε από τον Malcolm Haines, που το ονομάζει "η δημιουργία μιας "φλούδας" :
Δημιουργία της "φλούδας"
Στην κορυφή τα σύρματα λίγο μετά την έναρξη της απόδοσης. Ξεκινούν να υποβάλλονται σε εξάτμιση στην επιφάνεια. Αυτά τα ακόμη στερεά σύρματα περιβάλλονται από μια φλούδα πλάσματος. Στη διατριβή του Bavay αναφέρεται ότι τα σύρματα διατηρούν ένα ψυχρό, στερεό πυρήνα. Εξατμίζονται στην περιφέρειά τους εκπέμποντας ένα πλάσμα που αποτελείται από μεταλλικά άτομα που επεκτείνονται. Όταν αυτά τα κυλινδρικά πλάσματα συναντιούνται, σχηματίζεται η "φλούδα". Ο Bavay γράφει ότι αυτή η φλούδα σχηματίζεται όταν έχουν περάσει το 80% του χρόνου της εκρήγνυσης. Αυτό σημαίνει ότι κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου οι ροές ρεύματος εκτελούνται στα σύρματα με τρόπο ιδιαίτερο. Αν ενδέχεται να προκύψουν αστάθειες MHD σε ένα πλάσμα ( ένα ιονισμένο αέριο ) όπου η τοπική πυκνότητα ρεύματος μπορεί να διακυμανθεί, όπως και η ένταση του μαγνητικού πεδίου, αυτό δεν ισχύει σε ένα πλέγμα συρμάτων.
Στη διατριβή του βρίσκεται ότι η ταχύτητα επέκτασης της μεταλλικής ατμόσφαιρας είναι 10.000 m/s για το ταντάλιο και 22.000 m/s για το αλουμίνιο. Το μέγεθος της διαμέτρου των συρμάτων ( συνολικά 240 ) είναι περίπου 10 μικρόμετρα.
Δεν έχω βρει την ταχύτητα επέκτασης για σύρματα από ανοξείδωτο χάλυβα. Οι άνθρωποι της Sandia ήταν πολύ εκπληγμένοι από το γεγονός ότι η θερμοκρασία που επιτεύχθηκε στο τέλος της εκρήγνυσης έφτασε τα 2 δισεκατομμύρια βαθμούς. Μια πιθανή εξήγηση θα μπορούσε να είναι ότι η ταχύτητα επέκτασης της ατμόσφαιρας του ανοξείδωτου χάλυβα θα ήταν μικρότερη, προκαλώντας καθυστέρηση στη δημιουργία της "φλούδας" όπου μπορούν να προκύψουν αστάθειες. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα σύρματα διατηρούν ένα "ψυχρό πυρήνα", επομένως είναι πρακτικά "σύρματα" που συναντιούνται στον άξονα, το πλάσμα σχηματίζεται στα τελευταία δευτερόλεπτα της εκρήγνυσης. Έτσι, αντί για εκατοντάδες χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο η ακτινική ταχύτητα τη στιγμή της σύγκρουσης μπορεί να φτάσει τα 1000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Από εκεί προέρχεται η αύξηση της θερμοκρασίας σχετικά με ένα ... αλλαγή υλικού. Ανοιχτή ερώτηση.
Στο χρόνο tm αυτές οι φλούδες πλάσματος συναντιούνται. Έτσι κερδίζουμε σε δύο πίστες. Αυτή η κλειστή περιοχή επιτρέπει τη δημιουργία μιας "κλειστής" περιοχής απέναντι στο μαγνητικό πεδίο, ενώ η ανομοιογένεια του μέσου, στην κατεύθυνση της αζιμουθιακής, αντιτίθεται στην αύξηση των ασταθειών MHD και διατηρεί την αξιοσυμμετρία της διαδικασίας.
Επαναλαμβάνουμε το σχήμα της διατριβής του Bavay, μετά την επανεργασία του:
Σύστημα Bavay μετά την επιβολή του crowbar
Σε αυτές τις αποδόσεις των πυκνωτών, αποφορτίζονται σε κυκλώματα που διαθέτουν αυτεπαγωγή. Για όποιον ξέρει να βλέπει σε 3D, αυτές οι δύο επιφάνειες ρεύματος μωβ και κόκκινο έχουν τη γεωμετρία των γεννητριών καμπύλων ενός τόρου. Είναι "είδους αυτεπαγωγές". Όταν το πλέγμα "σύρματα + μεταλλικό πλάσμα" έχει προχωρήσει προς τον άξονα, κλείνει αυτό που ο Bavay ονομάζει ένα "διάκενο". Έτσι αυτή η "αυτεπαγωγή" παραμένει απομονωμένη από τον πυκνωτή που τη φόρτισε. Επαναλαμβάνουμε το θέμα του crowbar που αναφέρθηκε παραπάνω στο σύνολο του αρχείου. Αυτό το ηλεκτρικό ρεύμα κόκκινο θα συνεχίσει να "περικλείει" έτσι και θα χάνει φυσικά την έντασή του μέσω της απώλειας Joule ( αποφόρτιση μιας αυτεπαγωγής σε αντίσταση που αποτελείται από ... αυτή την ίδια ).
Σε μωβ
Jprim
σημαίνει "πρωτεύουσα ρεύμα". Αυτό το ρεύμα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, των γραμμών δύναμης του οποίου δεν είναι αναπαραστασιακά, αλλά είναι αζιμουθιακά. Αυτό το πεδίο είναι ισοδύναμο με μαγνητική πίεση και αυτή η πίεση εφαρμόζεται στο πρώτο περιβλήμα που πάντα έχει δοθεί μια σχηματική κυλινδρική μορφή. Το όγκος στον οποίο τοποθετείται το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το κόκκινο ρεύμα θα μειωθεί. Για να υπάρχει διατήρηση του ρεύματος, το μαγνητικό πεδίο θα αυξηθεί, το ρεύμα ( κόκκινο ) επίσης, οπότε αυτή η διατύπωση
Jamp
( αυξημένο ρεύμα ). Αυτή η μαγνητική πίεση εφαρμόζεται στο δεύτερο "περιβλήμα με σύρματα" που βρίσκεται στην κορυφή της εικόνας, το οποίο θα παίξει το ρόλο που κατείχε στο "πολύβολο πλάσματος" το αλουμινένιο δακτύλιο. Αυτό το δεύτερο περιβλήμα θα μετατραπεί επίσης σε ένα ομοιόμορφο πλέγμα, αποτελούμενο από μεταλλικά σύρματα συνδεδεμένα από μια ατμόσφαιρα από ατμοποιημένο μέταλλο. Και όλα αυτά θα συγκεντρωθούν απαλά προς τον άξονα. Όλα είναι θέμα τιμών των παραμέτρων της πειραματικής διαδικασίας. Έχουμε επίσης μια "φυλακή για πτηνά" στην κορυφή της εικόνας, με ένα συγκεκριμένο αρχικό διάμετρο. Το ρεύμα που τη διασχίζει είναι λιγότερο έντονο από αυτό της πειραματικής της Sandia: 2,5 εκατομμύρια αμπέρ αντί για 20. Αυτή η φυλακή είναι επίσης μικρότερη. Η εκρήγνυσή της επιτρέπει την επίτευξη μερικών εκατομμυρίων βαθμών και σε αυτό το σημείο το σύστημα τηρεί τις υποσχέσεις του γίνοντας μια πηγή ακτίνων Χ. Ωστόσο, αν το σύστημα επιτρέπει την εκρήγνυση μιας μεγαλύτερης φυλακής, 8 εκατοστών διαμέτρου και αν το ρεύμα μπορεί να φτάσει τα 20 εκατομμύρια αμπέρ, δεν βλέπουμε γιατί αυτή η φανταστική θερμοκρασία των 2 δισεκατομμυρίων βαθμών δεν θα μπορούσε να επιτευχθεί στο Lot, στη Γαλλία. Προσεγγίζουμε ότι το σύστημα τροφοδοσίας του Gramat παρέχει αποφορτίσεις 100 νανοδευτερολέπτων, όπως και η Μηχανή Z της Sandia.
Προχωρούμε σε ορισμένα αποτελέσματα ( αναφορά στη διατριβή του Bavay, προσβάσιμη στο διαδίκτυο ).
Σε μπλε, το "πρωτεύον ρεύμα", σε κόκκινο το "δευτερεύον ρεύμα".
Το πρωτεύον ρεύμα μειώνεται γιατί ο γεννήτορας αποφορτίζεται σε μια αυτεπαγωγή με αυξανόμενη τιμή ( αυτό σχετίζεται με την επέκταση της κοίλης. Το δευτερεύον ρεύμα γνωρίζει αρχικά μια αργή αύξηση, σχετική με την απλή αποφόρτιση της πηγής ( ο πυκνωτής αποφορτίζεται σε μια αυτεπαγωγή ). Η κλάση αντιστοιχεί στο στιγμιαίο όπου το "διάκενο" κλείνει, ή το crowbar ενεργεί, περίπου δύο μικροδευτερόλεπτα μετά την έναρξη της πυροδότησης. Τη στιγμή αυτή το κόκκινο ρεύμα αυξάνει, γιατί είναι ένα ρεύμα που κυκλοφορεί σε μια αυτεπαγωγή που μειώνεται, λόγω της συμπίεσης αυτής της τοροειδούς κοίλης. Παρατηρούμε ένα κορύφωμα του ρεύματος. Ο χρόνος ανόδου του ρεύματος συμφωνεί με αυτό που απαιτείται: η εκατοντάδα των νανοδευτερολέπτων. Πράγματι, αυτή η αύξηση του ρεύματος πρέπει να πραγματοποιηθεί σε χρόνο που παραμένει μικρότερος από αυτόν που χρειάζεται το δεύτερο περιβλήμα για να εκρηγνύται, ώστε τα σύρματα να μπορούν να αποκτήσουν κινητική ενέργεια, η οποία θα μετατραπεί σε θερμική ενέργεια κατά τη σύγκρουση με τον άξονα.
Αυτή η εικόνα προέρχεται από ένα άλλο πυροδότηση. Εδώ διακρίνεται η ισχύς που εκπέμπεται υπό μορφή ακτίνων Χ
Ισχύς που εκπέμπεται υπό μορφή ακτίνων Χ
Σε κίτρινο η ισχύς που εκπέμπεται υπό μορφή ακτίνων Χ.
Εδώ το πρώτο περιβλήμα έχει συγκεντρωθεί προς τον άξονα, ωθούμενο από τη μαγνητική πίεση που αντιστοιχεί στο κύκλωμα του κόκκινου ρεύματος, που κυριαρχεί σε ένα τοροειδή όγκο που έχει χρώμα λευκό, σε προς τα κάτω από αυτό το περιβλήμα που εξατμίζεται, όπου κυκλοφορούν ( συνεχόμενα ) τα ρεύματα μωβ και κόκκινο. Στην προστασία του πρώτου περιβλήματος η αντίθετη μαγνητική πίεση ( περιοχή γκρι ) που αρχίζει να εφαρμόζεται στο δεύτερο περιβλήμα που εξατμίζεται επίσης, προκαλεί, στην κορυφή, την εκρήγνυση προς τον άξονα της μηχανής. Στο κάτω μέρος το ανοικτό δακτύλιο κλείνει από ένα τμήμα του περιβλήματος που είναι κεκλιμένο και επιτρέπει εδώ την ακτινική κυκλοφορία ( μωβ ) του ρεύματος.
Η συμπερασματική αυτής της ανάγνωσης της διατριβής του Bavay είναι ότι οι Γάλλοι διαθέτουν όλη τη γνώση για να κατασκευάσουν ένα πείραμα παρόμοιο με αυτό της Μηχανής Z ( "έχουμε το ίδιο στο σπίτι", σε λίγο μικρότερο μέγεθος ). Προσωπικά, θα πρότεινα να τροποποιήσουμε τον συμπιεστή, ο οποίος θα είχε το πλεονέκτημα να κάνει την εκρήγνυση του "μεγάλου περιβλήματος" πιο σταθερή. Δεν είναι αναγκαίο να το κάνει να κάνει τόσο έντονο στροφή, για να εισχωρήσει αυτή η ενέργεια προς τη "φυλακή για πτηνά" σε θέση υψηλά. Επίσης, το σύστημα του Gramat "με δύο επίπεδα και δύο περιβλήματα με σύρματα", εξαιρετικά ευφυές ( έχουμε στη Γαλλία ανθρώπους εξαιρετικά ευφυείς όπως και οι Ρώσοι ) θα μπορούσε να επιτύχει το ίδιο αποτέλεσμα όπως τα Αμερικανικά, ακόμα και με μια μηχανή λίγο λιγότερο ισχυρή. Σίγουρα, αν ήμουν στο Gramat θα το δοκίμαζα αμέσως. Ακόμα και αν φυσικά δεν ενδιαφέρομαι μόνο για τις εφαρμογές της πολιτικής χρήσης αυτής της ανακάλυψης, το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνουμε