La máquina Z potenciada con LTD
por Julien Geffray
21 de mayo de 2007
La actividad y la actualidad se reinician alrededor de la fusión nuclear gracias a la máquina Z, al menos en Estados Unidos. Para la máquina Z francesa
Sphinx
es otra cosa, ya que la DGA ha bloqueado realmente todo, como podrán comprobar al leer este artículo publicado en
el periódico Les Echos del 16 de mayo de 2007
:
Les Echos
del 16 de mayo de 2007
Competencias
NUCLEAR
La máquina Z francesa se niega a la energía
Pequeño "Sphinx".
En pleno Quercy, en el Centro de Estudios de Gramat (CEG), la DGA explota desde hace unos años una pequeña máquina Z francesa (2,5 millones de amperios), bautizada "Sphinx". Como su hermana mayor estadounidense, se utiliza principalmente para probar la resistencia de las cabezas nucleares.
A diferencia de ella, no conocerá experimentaciones civiles. Hace algunos años, los investigadores de Gramat habían lanzado propuestas a su tutor militar para diversificar sus estudios, sin éxito.
Interrogado por "Les Echos", el muy "fiero" CEG asegura hoy no tener ningún proyecto energético. Esta timidez en la inversión inquieta a los especialistas en la estricción.
"Las competencias francesas en este ingenio eléctrico de potencia están en peligro", afirma uno de ellos.
En Gran Bretaña, una máquina equivalente, la Magpie del Imperial College (1,4 millones de amperios), trabaja activamente en la estricción magnética, especialmente con fondos estadounidenses. No es lo suficientemente potente para alcanzar los objetivos de la máquina Z, pero es utilizada por los estadounidenses para completar sus investigaciones sobre la estricción en sí. Los rusos también estarían a punto de invertir en este tema de investigación.
NB: "Estricción" es la traducción francesa de "pinch", que significa "apretar". Así, la máquina Z entra en la categoría de máquinas de plasma llamadas "Z-pinch", donde el plasma se "aprieta" según el eje de simetría OZ del sistema. Todos los Z-pinch también son máquinas MHD, disciplina en la que Francia estaba muy avanzada hace... treinta años y que fue completamente y deliberadamente abandonada a mediados de los años setenta. En esta falta de reacción de los servicios oficiales también entra una buena parte de incompreensión, de simple incompetencia. La MHD militar, por ejemplo, sigue siendo totalmente inexistente en Francia, mientras que en Estados Unidos, Rusia y otros países... corre. Se podría resumir esto con una simple frase: Mientras que en otros países se pisa el acelerador a fondo, los franceses están parados sobre los frenos.
Otra observación: Alain Juppé ha sido nombrado "ministro del medio ambiente". En esta calidad, han sido recientemente invitados muchos representantes de asociaciones dedicadas a la preservación del medio ambiente. Pero esto está indisolublemente ligado a una acción en favor de nuevas fuentes de energía. Y allí, ausencia total. Ausencia de motivación, pero también de información y... de competencias. Pero volvamos al tema del artículo.
En Estados Unidos, la noticia sobre los "generadores LTD" de última generación es fascinante y los avances son más rápidos de lo previsto. Los laboratorios Sandia han publicado un comunicado de prensa del 24 de abril de 2007 titulado:
Rapid-fire pulse brings Sandia Z method closer to goal of high-yield fusion reactor
(Impulsos ultrarrápidos acercan más a la Z-machine al objetivo de un reactor de fusión de alto rendimiento)
El artículo, traducido completamente un poco más abajo en esta página, describe un generador denominado
LTD
(por
Linear Transformer Driver
) que se podría traducir como "conmutador de transformador lineal" que permitiría una fusión nuclear controlada realmente explotable en la Z-machine. El LTD la haría más compacta y menos compleja, haciendo obsoletos el gran depósito aislante de agua y aceite así como las "líneas de agua" que eran necesarias para modular el pulso en el tiempo.
Permitiría especialmente realizar disparos repetitivos a una frecuencia de 0,1 Hertz, allí donde la actual Z-machine apenas puede realizar un disparo al día.
Los generadores LTD no constituyen realmente una sorpresa ya que
la máquina Z francesa Sphinx está equipada con ellos desde hace tiempo
. La novedad proviene aquí de los rendimientos alcanzados por los rusos con su último modelo LTDZ:
Generador LTDZ ruso de 100 GW: 1 millón de amperios y 100 kV
Diámetro: 3 metros - Profundidad: 22 centímetros
Expliquemos simplemente el generador LTD: es un conjunto compuesto por "ladrillos", cada uno con el tamaño de una caja de zapatos que contiene dos condensadores y un conmutador. Conectados en paralelo y dispuestos en círculo en la versión que nos interesa, 40 de estos "ladrillos" forman una sola "cavidad" toroidal.
Diagrama en sección de un "ladrillo" constitutivo del LTDZ
1: dos condensadores GA 31165 (100 kV, 40 nF),
2: conmutador HCEI multi gap, 3: boquilla de salida,
4: núcleo magnético,
5: aislante, 6: cavidad de vacío o aceite,
7: cavidad de carga, 8: varillas de caprolactona
Esta versión rusa, la más elaborada actualmente, se prueba en el
Instituto de Electrónica de Alta Corriente
(HCEI) de Tomsk en Siberia, donde los laboratorios Sandia acaban de adquirir cuatro. Obsérvese el acercamiento estadounidense-ruso en la fusión por z-pinch... Este LTD ruso, el más potente del mundo (100 gigavatios), es capaz de entregar 1 millón de amperios a 100.000 voltios, en un pulso que dura naturalmente 100 nanosegundos (por lo tanto sin necesidad de comprimir su duración). Además, está diseñado para disparar cada 10 segundos. Ahora bien, esta es precisamente la frecuencia definida para una futura central de fusión por estricción magnética operativa, que funcionaría literalmente como un "dos tiempos de fusión" (compresión, expansión).
El concepto parece fiable. La versión anterior de este LTD, idéntica pero dos veces menos potente (20 ladrillos generando 0,5 millones de amperios a 100.000 voltios), ya ha sido validada por los laboratorios Sandia tras un ciclo de más de 11.000 disparos. En Tomsk, un conmutador ha disparado más de 37.000 veces cada 12 segundos.
Como estas cavidades son modulares, Sandia considera apilarlas como donuts en un eje y luego multiplicar estos ejes. Así habría 70 módulos cilíndricos dispuestos radialmente, cada uno conteniendo 70 LTD apilados coaxialmente. La eficacia de esta configuración es imparable:
En cada módulo, que tiene una longitud de unos veinte metros, los 70 LTD internos están conectados en serie para sumar sus tensiones. Por lo tanto, cada módulo produciría en salida una intensidad de 1 millón de amperios y una tensión de 7 millones de voltios.
Los 70 módulos se conectarían luego en paralelo para sumar estas intensidades, dando finalmente una máquina que entregaría 70 millones de amperios bajo 7 millones de voltios.
Proyecto Sandia "IFE driver" de 104 metros de diámetro.
70 millones de amperios, 7 millones de voltios, 490 teravatios teóricos.
70 módulos de 70 LTD cada uno, representando en total 392.000 condensadores.
Teniendo en cuenta las pérdidas inevitables, entre otras, a lo largo de los conductores MITL (Magnetically Insulated Transmission Line), Sandia calcula 60 millones de amperios a 6 millones de voltios aprovechables. Esto representaría una potencia antes de la inyección en la diana de 360 teravatios.
Este banco de pruebas se colocaría plano, según un plano como se indica en el esquema. Los rusos del Instituto Kurchatov han sugerido también apilar estos módulos en altura. Se podría incluso imaginar una simetría esférica. Como dice uno de los científicos trabajando en el tema: es un poco como jugar al Meccan...