El misterio de la máquina Z de Sandia
La máquina Z de Sandia (Nuevo México)
La fusión sin contaminación ni radiactividad:
¡a nuestro alcance!
| Como me hace notar un lector, obsesionados con la reacción de fusión de los dos isótopos del hidrógeno pesado que son el deuterio y el tritio, muy poca gente sabe que a temperaturas más altas se encuentran reacciones de fusión (litio-hidrógeno a 500 millones de grados y boro-hidrógeno a mil millones de grados) que, produciendo solamente helio, no generan ninguna radiactividad ni residuos. Con la máquina Z (dos mil millones de grados), estas temperaturas han sido ampliamente superadas |
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| Como me hace notar un lector, obsesionados con la reacción de fusión de los dos isótopos del hidrógeno pesado que son el deuterio y el tritio, muy poca gente sabe que a temperaturas más altas se encuentran reacciones de fusión (litio-hidrógeno a 500 millones de grados y boro-hidrógeno a mil millones de grados) que, produciendo solamente helio, no generan ninguna radiactividad ni residuos. Con la máquina Z (dos mil millones de grados), estas temperaturas han sido ampliamente superadas |
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Señalado por un lector, un buen artículo, reciente, en Wikipedia
http://fr.wikipedia.org/wiki/Z_machin
26 de mayo de 2006
****30
mayo: la ausencia de reacción en el sector civil
Es necesario reexaminar toda esta cuestión. En Francia, los ecos han sido casi inexistentes, salvo algunas líneas en Science et Vie y Science et Avenir. El comienzo fue dado en el sitio http://www.futura-sciences.com. Silencio total en la prensa general. Nada en "le Monde des Sciences".
Reanalicemos los hechos desde su origen. En Google escriba:
deeney z machine
Chris Deney es el responsable de la operación realizada en Sandia (Nuevo México) tras los trabajos iniciados por Gerold Yonas hace más de treinta años (fusión por haces de electrones, ver Pour la science, número de enero de 1979). Con esta búsqueda Google se encuentran diferentes cosas, pero la más fiable es dirigirse inmediatamente a la información primaria proporcionada inicialmente por el servicio de comunicación de los laboratorios de Sandia. Se encontrará el hilo que conduce a este anuncio de información proveniente del servicio de comunicación de Sandia en la siguiente dirección:
http://www.sandia.gov/news-center/news-releases/index.html
Esto nos lleva a esto:
Los tiempos representan los tiempos de transito en los diferentes elementos, que a su vez están constituidos por sub-elementos cuyas características (tiempo de transito, impedancia) están dadas en las pequeñas tablas asociadas. Los disparadores son disparados por láser (disparador ls del diagrama), o auto-disparados y en agua (disparadores a agua ws del diagrama). La tabla extendida a lo largo de todo el diagrama (de los generadores de MARX a la carga) debajo de los elementos de línea da sus capacidades y inductancias equivalentes.
Líneas bajo aislamiento magnético de Z
Los generadores de Marx almacenan
11,4 megajulios
de energía eléctrica, y proporcionan
4,5 megajulios
a la salida de un conjunto de líneas de agua que comprime el impulso de (tiempo de descarga de un condensador) en un impulso de
105 nanosegundos
. La salida del nivel formado por líneas de agua en cascada, separadas por disparadores, alimenta líneas bajo aislamiento magnético a través de una interfaz agua/vacio. Esta interfaz, de diámetro, se abre en cuatro conos (notar al pasar la transición de líneas separadas a una geometría de simetría de revolución) apilados, líneas bajo aislamiento magnético.
Convolute habitual de Z
Estas líneas instrumentadas definen cuatro niveles, llamados A, B, C, D. Una convolute, representada en la figura de arriba, permite luego sumar las corrientes de los diferentes niveles, intentando minimizar las pérdidas.
La carga puede entonces ser alimentada por un pulso de 10 a 20 megaamperios para una carga típica Z-pinch (es decir, de 2 cm de largo, 2 cm de radio inicial con una masa de 4 mg), de duración 105 nanosegundos. La potencia eléctrica proporcionada es cercana a 40 teravatios para tal carga.
Los tiempos representan los tiempos de transito en los diferentes elementos, que a su vez están constituidos por sub-elementos cuyas características (tiempo de transito, impedancia) están dadas en las pequeñas tablas asociadas. Los disparadores son disparados por láser (disparador ls del diagrama), o auto-disparados y en agua (disparadores a agua ws del diagrama). La tabla extendida a lo largo de todo el diagrama (de los generadores de MARX a la carga) debajo de los elementos de línea da sus capacidades y inductancias equivalentes.
Líneas bajo aislamiento magnético de Z
Los generadores de Marx almacenan
11,4 megajulios
de energía eléctrica, y proporcionan
4,5 megajulios
a la salida de un conjunto de líneas de agua que comprime el impulso de (tiempo de descarga de un condensador) en un impulso de
105 nanosegundos
. La salida del nivel formado por líneas de agua en cascada, separadas por disparadores, alimenta líneas bajo aislamiento magnético a través de una interfaz agua/vacio. Esta interfaz, de diámetro, se abre en cuatro conos (notar al pasar la transición de líneas separadas a una geometría de simetría de revolución) apilados, líneas bajo aislamiento magnético.
Convolute habitual de Z
Estas líneas instrumentadas definen cuatro niveles, llamados A, B, C, D. Una convolute, representada en la figura de arriba, permite luego sumar las corrientes de los diferentes niveles, intentando minimizar las pérdidas.
La carga puede entonces ser alimentada por un pulso de 10 a 20 megaamperios para una carga típica Z-pinch (es decir, de 2 cm de largo, 2 cm de radio inicial con una masa de 4 mg), de duración 105 nanosegundos. La potencia eléctrica proporcionada es cercana a 40 teravatios para tal carga.
Para el diagnóstico se basa en la rápida fotoionización de células de neón:
Sí, has leído bien. Billón significa mil millones. Haz tu propia investigación. Encontrarás una serie completa de comunicaciones provenientes de los servicios de Sandia. Hasta ahora no había nada que mereciera la pena. Las temperaturas subían lentamente. En el artículo:
http://www.sandia.gov/LabNews/LN06-04-99/zmachine_story.html
fechado el 4 de junio de 1999 se lee:
Investigadores de Sandia Chris Deeney (1644), Christine Coverdale (15344), y Victor Harper-Slaboszewicz (15344) pusieron a la máquina Z a nuevos límites el mes pasado cuando utilizaron la fuente de rayos X más poderosa del mundo para probar los efectos de la radiación en materiales en experimentos diseñados
para imitar la respuesta que ocurriría cerca de una explosión nuclear
Investigadores de Sandia Chris Deeney (1644), Christine Coverdale (15344), y Victor Harper-Slaboszewicz (15344) pusieron a la máquina Z a nuevos límites el mes pasado cuando utilizaron la fuente de rayos X más poderosa del mundo para probar los efectos de la radiación en materiales en experimentos diseñados
para imitar la respuesta que ocurriría cerca de una explosión nuclear
Claramente, la operación de Sandia está destinada a simular ("mimic") la emisión de rayos X de una explosión nuclear. En este punto es simplemente una "fuente de rayos X"
Durante sus experimentos, la máquina Z generó más de 100 kJ de rayos X (kJ significa kilojulios, una medida de energía radiada) a 4,8 keV (keV para kilo-electrón-volt, una unidad utilizada para medir el espectro de color de los rayos X). Esta cantidad de energía radiada añade una capacidad significativa para realizar experimentos de efectos de armas; otras fuentes a esta energía de rayos X han producido solo 10 kJ.
"Estamos emocionados de haber alcanzado este hito", dice Chris. "La pérdida de pruebas subterráneas limitó las capacidades de prueba, pero este es el más cercano al 'verdadero' que hemos logrado con Z-pinches."
Chris, Christine y Victor, trabajando con Mark Hedemann, Bill Barrett y Brett Bedeaux (todos de 15344), han estado utilizando la máquina Z y otras fuentes para determinar cómo los materiales - en este caso, materiales candidatos para un generador de neutrones - responden cuando están expuestos a altos niveles de radiación. Cuando una arma nuclear explota, produce altos niveles de radiación, que pueden causar fallas tanto en sistemas cercanos como en sistemas distantes. Para prevenir fallas, los componentes y subsistemas de armas diseñados y construidos por Sandia deben ser certificados a niveles de radiación determinados por necesidad misional. Probar materiales a altas dosis de radiación y tasas de dosis, junto con cálculos computacionales avanzados, es un gran paso en la selección de materiales para componentes de armas.
La información compilada de los experimentos de la máquina Z se utilizará para validar los modelos computacionales. Chris dice que los modelos computacionales se están dependiendo cada vez más para la certificación de componentes a través del Programa de Computación Estratégica Acelerada (ASCI) porque los entornos de prueba adecuados no siempre están disponibles.
"Si nuestros hallazgos están cerca del modelo computacional del mismo evento, significa que el modelo está en el camino correcto, dándonos más confianza en lo que el modelo nos está diciendo para regímenes que no podemos probar", dice Chris.
Desde 1992, cuando se detuvieron las pruebas nucleares a gran escala en Estados Unidos, los científicos han estado desarrollando nuevas formas de verificar la fiabilidad de las armas sin detonarlas realmente. Trabajando en simuladores a cielo abierto como los de Sandia, Saturno y Z, los científicos han desarrollado fuentes de rayos X que pueden usarse para probar materiales y piezas. La poderosa máquina Z, en particular, ha permitido pruebas en un régimen físico más realista del que era posible anteriormente.
Estos recientes experimentos fueron un esfuerzo colaborativo, no solo dentro de Sandia, sino también dentro de la comunidad de armas nucleares, dice Chris. Los experimentos de desarrollo de fuentes de rayos X en Z fueron patrocinados por Ralph Schneider en la Agencia de Reducción de Amenazas de Defensa (DTRA) con el fin de mejorar las capacidades únicas de prueba dentro de la comunidad de armas nucleares, especialmente para áreas de interés del Departamento de Defensa. Victor Harper-Slaboszewicz y Bill Barrett han aprovechado esta fuente de desarrollo para recopilar datos para los programas de desarrollo y certificación de componentes de Sandia.
La máquina Z es un acelerador de potencia pulsada que consiste en condensadores que, como grandes baterías, se cargan con electricidad durante más de un minuto. La electricidad se libera en 100 milmillonésimas de segundo, resultando en un pulso de 50 billones de vatios, 18 millones de amperios. Este pulso converge en una matriz de alambres, llamada carga, creando un plasma. Este plasma colapsa hacia el eje en lo que se conoce como un "Z-pinch" y emite rayos X.
Christine dice que otro hito alcanzado en esta última prueba con la máquina Z es que los investigadores utilizaron una técnica de "alambres anidados" para la carga de alambres.
Esta técnica fue desarrollada teóricamente por Melissa Douglas (1644) y otros en el Laboratorio de Investigación Naval y en Francia.
En experimentos anteriores utilizando matrices de alambres de titanio, los investigadores siempre probaban con una sola matriz de alambres de titanio de hasta 160 alambres. Esta vez, anidaron una segunda matriz de 48 a 70 alambres de titanio dentro de la primera matriz de 96 a 140 alambres, proporcionando más estabilidad a medida que los alambres colapsaban hacia el eje. Esta estabilidad adicional mejora la calidad del Z-pinch y mejora la utilidad de la radiación emitida.
Las matrices de alambres anidados se han utilizado con éxito antes en Z, pero solo con alambres hechos de wolframio. Esos experimentos produjeron cientos de teravatios de rayos X para apoyar el programa de fusión por confinamiento inercial. Chris y Christine usaron titanio en sus experimentos de prueba de radiación porque proporcionan una fuente de rayos X de mayor potencia y energía.
Como parte de estos experimentos, los materiales candidatos para generadores de neutrones se colocaron a diferentes distancias de la fuente, generalmente de uno y medio a cuatro pies. Usando diagnósticos para determinar cuánto estrés se produjo a cada distancia, y examinando los materiales después del estallido de rayos X, los investigadores pueden ver los efectos de la radiación.
"Estamos específicamente buscando daños en los materiales, verificando si la radiación causa daños, y el tipo de daño. Por ejemplo, queremos saber si el material se desprenden, se agrieta o se rompe", dice Christine. "Las pruebas en la máquina Z nos proporcionan una herramienta valiosa para descubrir qué materiales sobrevivirán a exposiciones a altas radiaciones."
Los investigadores de Sandia Chris Deeney, Christine Coverdale y Victor Harper-Slaboszewicz han llevado la Z-machine a nuevas límites en los últimos meses, como una poderosa fuente de rayos X destinada a probar la resistencia de materiales sometidos a fuertes radiaciones provenientes de explosiones nucleares.
Durante estos experimentos, la máquina de Sandia entregó 100 kilojulios de energía a 4,8 keV (kiloelectrón-voltios).
El comentarista continúa insistiendo en el aspecto "simple fuente de rayos X".
Esta cantidad de energía es significativa. De hecho, esta fuente entregó 100 kilojulios, mientras que hasta ahora se habían obtenido solo 10 kilojulios.
Deeney dice que está "muy emocionado", porque "estos experimentos comienzan a acercarse al flujo que se obtiene en experimentos nucleares subterráneos". El texto explica por qué es importante probar la resistencia de los materiales sometidos a estos fuertes flujos de rayos X. Luego todos se alegran de que los experimentos confirmen las simulaciones realizadas por computadora y, por lo tanto, "el camino tomado era el correcto". Se menciona que este programa comenzó en 1992. Más abajo, encontrará, extraído del artículo de Pour la Science de 1999, la foto del primer sistema creado en Estados Unidos, en el laboratorio militar Harry Diamond, cerca de Washington, para probar la resistencia de las ojivas a las radiaciones emitidas por las explosiones de ojivas antimisiles balísticos.
El texto menciona que la máquina Z se basa en un sistema de condensadores, que se cargan en un minuto. La energía se entrega entonces en 100 nanosegundos (una décima de microsegundo) con una potencia de 50 teravatios y una intensidad eléctrica de 18 millones de amperios. El impulso se envía a un sistema de hilos, constituyendo la carga, que se convierte en plasma, el cual colapsa según el eje en lo que se llama una máquina "Z pinch".
Vista rápida del texto en rojo:
esta técnica, desde el punto de vista teórico, fue desarrollada por Melissa Douglas y sus colaboradores en el Laboratorio de Investigación Naval Americana
y ... en Francia ( * ).
En un primer momento se había utilizado un arreglo de 160 hilos de titanio. Luego se pasó a un segundo sistema con dos dispositivos de hilos, concéntricos, proporcionando una mejor estabilidad durante el colapso según el eje del sistema (
ver más adelante
Este nuevo sistema (nested array) con dos conjuntos de hilos dispuestos según una superficie cilíndrica, dispuestos de manera concéntrica, asegura una mayor eficacia en esta "Z pinch machine" (donde un plasma se concentra según el eje OZ del sistema).
Este montaje con varios conjuntos de hilos se había utilizado anteriormente con hilos de wolframio
( a alto punto de fusión ).
Estos experimentos han producido cientos de teravatios (
supongo que se trata de una potencia pico
). Estos experimentos se inscriben en el marco del programa de confinamiento por fusión inercial (
evocación del programa de Yonas iniciado en los años setenta
). . Chris y Christiane utilizaron el titanio debido a que este material puede comportarse como una poderosa fuente de rayos X.
Como elementos de estos experimentos, los materiales a probar, generadores de neutrones, se colocaron a diferentes distancias, que van de un pie y medio a cuatro pies. Los investigadores luego buscaron determinar el efecto destructivo de los rayos X producidos sobre estos dispositivos.
Por lo tanto, se encuentra la finalidad de la operación, creada como fuente de rayos X para probar la resistencia de las ojivas nucleares frente a los sistemas antimisiles.
Se presta especial atención a constatar los daños producidos en estos dispositivos así como el tipo de deterioros sufridos. Por ejemplo, buscamos saber si estos materiales se desprenden, se agrietan o se rompen en pedazos.
Y Christine añade:
Estas pruebas con la máquina Z constituyen una herramienta muy útil para saber cómo los materiales pueden resistir una fuerte exposición a radiaciones.
( * ) En Francia se han realizado estudios en la DAM (División de Aplicaciones Militares), pero recibieron poca ayuda porque esta vía era una sombra para las dos "catedrales para ingenieros" que son el proyecto Megajoule y el proyecto ITER.
| El antecesor: el sistema "
| Aurora " fotografiado en 1976 en el laboratorio militar Harry Diamond, cerca de Washington. Esta fuente que alcanzaba a la época 20 teravatios funcionaba bajo diez millones de voltios y creaba impulsos de una duración de 100 nanosegundos. Pero se indicaba "que Aurora no era utilizable para la fusión". |
|---|
Allí, vuelve a la parte superior de la página y lee la noticia difundida por los laboratorios Sandia el 8 de marzo de 2006 . Traduzcamos :
http://www.jp-petit.com/science/ couronne_solaire/couronne_solaire.htm** ** ****
LABORATORIOS NACIONALES SANDIA.
Para difusión inmediata.
La máquina Z de Sandia ha superado dos mil millones de grados Kelvin
Albuquerque, Nuevo México. La máquina Z del laboratorio Sandia ha producido plasmas cuya temperatura ha superado dos mil millones de grados Kelvin, una temperatura más alta que la que reina en el núcleo de las estrellas (
20 millones de grados en el centro del Sol
Este flujo inesperado de energía, si su causa pudiera ser explicada y si todo esto pudiera ser aprovechado podría significar que máquinas utilizando la energía de fusión, más pequeñas y menos costosas (
que el problemático ITER
) podrían un día producir tanta energía como las grandes instalaciones.
Este fenómeno también podría explicar cómo entidades de la astrofísica como las erupciones solares logran mantener su temperatura tan alta. (
yo tengo otra explicación:
pero pasemos
)
La emisión muy importante de radiación podría también aportar una confirmación experimental para validar los códigos destinados a garantizar la seguridad y el estado de los arsenales de armas nucleares, lo cual era la misión principal de la máquina Z (
en clara: el comentarista no parece darse cuenta de que la temperatura obtenida convierte a esta máquina Z en mucho más que una fuente de rayos X destinada a probar la "dureza" de las ojivas frente a sistemas antimisiles
s ! ).
Al principio, no quisieron creerlo, dijo el jefe del proyecto Chris Deeney. Hicieron y rehicieron el experimento varias veces para asegurarse de que se trataba de un resultado real y no de un error.
Estos resultados, registrados por espectrómetros, fueron confirmados por simulaciones numéricas realizadas por Apruzese y sus colegas en el Laboratorio de Investigación Naval.
Malcom Haines, bien conocido por sus trabajos sobre los Z-pinches en el Imperial College, comentó este experimento proporcionando una explicación posible del fenómeno observado, en un artículo publicado en el número del 24 de febrero de Physical Review Letters.
Sandia es un laboratorio perteneciente a la Administración de Seguridad Nacional de Estados Unidos.
¿Qué ocurrió y por qué?
"La energía Z" emitida durante estos experimentos plantea ciertas preguntas.
Primero, la energía emitida en forma de rayos X resultó ser cuatro veces superior a la energía inyectada.
Normalmente, cuando las reacciones nucleares están ausentes, las energías emitidas son inferiores y no superiores a la energía total aportada al sistema. Por lo tanto, hay una energía adicional. Pero ¿de dónde viene?
Segundo, que no es menor: la temperatura de los iones se mantuvo después de que el plasma haya alcanzado su estado de compresión máxima. En estas condiciones, los iones habiendo perdido toda su energía cinética y reemitiendo esta energía en forma de radiación, la temperatura debería haber disminuido,
a menos que estos iones hayan podido beneficiarse de una fuente de energía de origen desconocido.
Normalmente, la máquina de Sandia funciona de la siguiente manera: Veinte millones de amperios pasan a través de un núcleo formado por hilos de wolframio del tamaño de un cabello. Este núcleo tiene el tamaño de una bobina de hilo. Los hilos se vaporizan instantáneamente y se convierten en plasma, un conjunto de partículas cargadas eléctricamente.
Este plasma se contrae debido a la acción del campo magnético debido a este fuerte paso de corriente y se comprime en un objeto que tiene el diámetro de una mina de lápiz (
según el artículo de Haines 1,5 mm
). Esta contracción se efectúa a la velocidad a la que evolucionaría un avión que conectara Nueva York con San Francisco en unos segundos (
del orden de 1000 km/s o 10
6
m/s . Para un sistema de 1,5 cm de radio, esto corresponde a un tiempo de 1,5 10
-8
segundo, es decir quince nanosegundos
)
En este momento, los iones y los electrones no tienen lugar donde escapar. Como coches rápidos entrando en colisión con un muro de ladrillos, se detienen súbitamente liberando su energía (
cinética
) en forma de rayos X que alcanzan temperaturas de varios millones de grados, los que corresponden a las erupciones solares.
Al reemplazar el wolframio por acero. Al pasar de un dispositivo formado por hilos de wolframio de aproximadamente 20 mm de diámetro a un conjunto de hilos de acero dispuestos a distancias que van de 27,5 mm a 40 mm del eje, la temperatura subió a dos mil millones de grados. Es posible que la explicación esté relacionada con la mayor energía cinética adquirida en una distancia más larga (
40 mm en lugar de 10
).
Se optó por el acero para obtener mediciones precisas, por espectroscopía, imposible de realizar con wolframio ).
La explicación sugerida por Malcom Haines consiste en decir que una inestabilidad MHD no prevista permitió convertir parte de la energía magnética en energía térmica, aumentando la temperatura de los iones, en el momento en que el plasma "se detiene" según el eje del sistema, a velocidad cero.
En principio, el cordón de plasma debería haber colapsado totalmente, mientras que su energía se habría disipado por emisión de radiación X. Pero durante un tiempo que es aproximadamente de 10 nanosegundos, una energía de origen desconocido aumentó la temperatura y la presión en el cordón de plasma, permitiéndole oponerse al efecto compresivo de la presión magnética.
Haines supone que se producirían microturbulencias que aumentarían la temperatura de los iones, mientras que estos están atrapados por el efecto de la presión magnética externa. Estas turbulencias son comparables a "sacudidas" (jolt) las cuales, al convertirse en energía térmica, explicarían el aumento de temperatura observado. La mezcla de electrones e iones sería el escenario de un fenómeno disipativo de tipo viscoso, esto sucediendo incluso aunque estos elementos estuvieran supuestamente agotados de energía (exhausted).
( He leído el artículo y no puedo decir que haya encontrado los argumentos de Haines convincentes )
Hasta ahora se había considerado solamente que el aumento de temperatura observado en el plasma se debía a la conversión de la energía cinética incidente en energía térmica y no a la acción de microturbulencias MHD.
La máquina Z está instalada en un edificio con forma de camembert, con la forma y tamaño de un antiguo gimnasio universitario.
Este trabajo inmediatamente dio lugar a otros trabajos, ya sea en Sandia o en la Universidad de Reno, en Nevada.
LABORATORIOS NACIONALES SANDIA.
Para difusión inmediata.
La máquina Z de Sandia ha superado dos mil millones de grados Kelvin
Albuquerque, Nuevo México. La máquina Z del laboratorio Sandia ha producido plasmas cuya temperatura ha superado dos mil millones de grados Kelvin, una temperatura más alta que la que reina en el núcleo de las estrellas (
20 millones de grados en el centro del Sol
)
Este flujo inesperado de energía, si su causa pudiera ser explicada y si todo esto pudiera ser aprovechado podría significar que máquinas utilizando la energía de fusión, más pequeñas y menos costosas (
que el problemático ITER
) podrían un día producir tanta energía como las grandes instalaciones.
Este fenómeno también podría explicar cómo entidades de la astrofísica como las erupciones solares logran mantener su temperatura tan alta. (
yo tengo otra explicación:
,
pero pasemos
)
La emisión muy importante de radiación podría también aportar una confirmación experimental para validar los códigos destinados a garantizar la seguridad y el estado de los arsenales de armas nucleares, lo cual era la misión principal de la máquina Z (
en clara: el comentarista no parece darse cuenta de que la temperatura obtenida convierte a esta máquina Z en mucho más que una fuente de rayos X destinada a probar la "dureza" de las ojivas frente a sistemas antimisiles
s ! ).
Al principio, no quisieron creerlo, dijo el jefe del proyecto Chris Deeney. Hicieron y rehicieron el experimento varias veces para asegurarse de que se trataba de un resultado real y no de un error.
Estos resultados, registrados por espectrómetros, fueron confirmados por simulaciones numéricas realizadas por Apruzese y sus colegas en el Laboratorio de Investigación Naval.
Malcom Haines, bien conocido por sus trabajos sobre los Z-pinches en el Imperial College, comentó este experimento proporcionando una explicación posible del fenómeno observado, en un artículo publicado en el número del 24 de febrero de Physical Review Letters.
Sandia es un laboratorio perteneciente a la Administración de Seguridad Nacional de Estados Unidos.
¿Qué ocurrió y por qué?
"La energía Z" emitida durante estos experimentos plantea ciertas preguntas.
Primero, la energía emitida en forma de rayos X resultó ser cuatro veces superior a la energía inyectada.
Normalmente, cuando las reacciones nucleares están ausentes, las energías emitidas son inferiores y no superiores a la energía total aportada al sistema. Por lo tanto, hay una energía adicional. Pero ¿de dónde viene?
Segundo, que no es menor: la temperatura de los iones se mantuvo después de que el plasma haya alcanzado su estado de compresión máxima. En estas condiciones, los iones habiendo perdido toda su energía cinética y reemitiendo esta energía en forma de radiación, la temperatura debería haber disminuido,
a menos que estos iones hayan podido beneficiarse de una fuente de energía de origen desconocido.
Normalmente, la máquina de Sandia funciona de la siguiente manera: Veinte millones de amperios pasan a través de un núcleo formado por hilos de wolframio del tamaño de un cabello. Este núcleo tiene el tamaño de una bobina de hilo. Los hilos se vaporizan instantáneamente y se convierten en plasma, un conjunto de partículas cargadas eléctricamente.
Este plasma se contrae debido a la acción del campo magnético debido a este fuerte paso de corriente y se comprime en un objeto que tiene el diámetro de una mina de lápiz (
según el artículo de Haines 1,5 mm
). Esta contracción se efectúa a la velocidad a la que evolucionaría un avión que conectara Nueva York con San Francisco en unos segundos (
del orden de 1000 km/s o 10
6
m/s . Para un sistema de 1,5 cm de radio, esto corresponde a un tiempo de 1,5 10
-8
segundo, es decir quince nanosegundos
)
En este momento, los iones y los electrones no tienen lugar donde escapar. Como coches rápidos entrando en colisión con un muro de ladrillos, se detienen súbitamente liberando su energía (
cinética
) en forma de rayos X que alcanzan temperaturas de varios millones de grados, los que corresponden a las erupciones solares.
Al reemplazar el wolframio por acero. Al pasar de un dispositivo formado por hilos de wolframio de aproximadamente 20 mm de diámetro a un conjunto de hilos de acero dispuestos a distancias que van de 27,5 mm a 40 mm del eje, la temperatura subió a dos mil millones de grados. Es posible que la explicación esté relacionada con la mayor energía cinética adquirida en una distancia más larga (
40 mm en lugar de 10
).
Se optó por el acero para obtener mediciones precisas, por espectroscopía, imposible de realizar con wolframio ).
La explicación sugerida por Malcom Haines consiste en decir que una inestabilidad MHD no prevista permitió convertir parte de la energía magnética en energía térmica, aumentando la temperatura de los iones, en el momento en que el plasma "se detiene" según el eje del sistema, a velocidad cero.
En principio, el cordón de plasma debería haber colapsado totalmente, mientras que su energía se habría disipado por emisión de radiación X. Pero durante un tiempo que es aproximadamente de 10 nanosegundos, una energía de origen desconocido aumentó la temperatura y la presión en el cordón de plasma, permitiéndole oponerse al efecto compresivo de la presión magnética.
Haines supone que se producirían microturbulencias que aumentarían la temperatura de los iones, mientras que estos están atrapados por el efecto de la presión magnética externa. Estas turbulencias son comparables a "sacudidas" (jolt) las cuales, al convertirse en energía térmica, explicarían el aumento de temperatura observado. La mezcla de electrones e iones sería el escenario de un fenómeno disipativo de tipo viscoso, esto sucediendo incluso aunque estos elementos estuvieran supuestamente agotados de energía (exhausted).
( He leído el artículo y no puedo decir que haya encontrado los argumentos de Haines convincentes )
Hasta ahora se había considerado solamente que el aumento de temperatura observado en el plasma se debía a la conversión de la energía cinética incidente en energía térmica y no a la acción de microturbulencias MHD.
La máquina Z está instalada en un edificio con forma de camembert, con la forma y tamaño de un antiguo gimnasio universitario.
Este trabajo inmediatamente dio lugar a otros trabajos, ya fuera en Sandia o en la Universidad de Reno, en Nevada.
Por cierto, aquí está la primera página del artículo de Malcom Haines:
Malcom Haines ( no parece haber cambiado desde 1967 )
Aunque no es correcto y normalmente se debe pagar 25 dólares ( lo que he hecho ) para poder descargar las cuatro páginas de este pdf, dada la importancia excepcional de este resultado he decidido ponerlo disponible para descarga en mi sitio web.
Artículo de Malcom Haines, en pdf
El artículo indica cómo se pudo deducir la temperatura a partir del análisis de los espectros emitidos por el acero inoxidable. Por lo tanto, se trata de un resultado fiable y no de un artefacto. De cualquier manera, el artículo fue presentado a Physical Review Letters el 13 de mayo de 2005, revisado en octubre y publicado el 24 de febrero de 2006. Así, entre la primera presentación del artículo y su publicación pasaron diez meses. Por lo tanto, no se trata de una información lanzada a la ligera. También me puse en contacto con Gerold Yonas, con quien había hecho la conocida en Sandia en 1976. En aquella época había construido esta instalación cuyo objetivo era la fusión mediante haces de electrones. La instalación tenía entonces el tamaño de un huevo de paloma. Pero Gerold, por su propia confesión, tenía problemas de focalización:
La primera instalación de Gerold Yonas, Sandia, 1976
Se puede ver que ya era experto en la manipulación de altas corrientes y altas potencias. No se disponen de vistas generales de la " Z-machine". La potencia eléctrica se transporta a través de conductores sumergidos en un depósito ( como en la imagen de arriba ). El agua actúa como dieléctrico. Cuando la máquina funciona, ocurren cortocircuitos muy espectaculares entre las diferentes piezas metálicas emergentes fuera del agua, y esto da como resultado lo siguiente:
Los cortocircuitos que ocurren en la superficie de la Z-machine, entre las piezas metálicas emergentes
Aquí hay una imagen de un objetivo compuesto por hilos metálicos.
El dispositivo de hilos metálicos
A continuación, algunos dibujos que permiten comprender el principio de este compresor de plasma.
La Z-machine
Cada hilo produce un campo magnético que actúa sobre los hilos cercanos a través de la fuerza de Laplace I x B. El resultado es que todos estos hilos tienden a reunirse a lo largo del eje del sistema. La intensa corriente que los atraviesa los volatiliza, convirtiéndolos en cables de plasma. En la operación, el 30% del metal se dispersa, dando lugar a una nube metálica que constituirá una especie de "cola" cuando estos cables de plasma metálico se fusionen dando un objeto que adopta la forma de un cilindro hueco, en implosión según su eje. La estructura de hilos permite crear una buena axisimetría inicial y, según los resultados obtenidos, esta se mantiene hasta el último estadio, hasta la formación de un fino cable de plasma hiper-caliente, de un milímetro y medio de diámetro, dispuesto a lo largo del eje.
Pero en realidad, la máquina no se comportó como se esperaba. Sus diseñadores esperaban solo que fuera un generador de rayos X de alta potencia, para poder probar la resistencia de las ojivas nucleares frente a armas antimisiles. Entre ellas, la más simple consiste en enviar hacia las ojivas nucleares en fase de entrada de los misiles antimisiles cargados con una carga nuclear. Durante la explosión, la mayor parte de la energía se emite en forma de rayos X. En una bomba A que explota cerca del suelo, son estos rayos X los que crean la bola de fuego. La expansión violenta de esta masa de gas a alta temperatura provoca el inicio de una onda de choque destructiva. Si la explosión ocurre en la alta atmósfera o en el espacio vacío, los rayos X pueden dañar las ojivas o el propio misil, destruir el sistema de guía y pilotaje.
Por lo tanto, la Z-machine fue concebida con esta finalidad, exclusivamente y nadie había previsto que pudiera jugar un papel en la carrera hacia la fusión.
Se puede rastrear la historia de esta máquina hasta el brusco salto de mayo de 2005, hasta esta subida repentina a más de dos mil millones de grados. Antes, los investigadores se interesaban por la potencia producida, como lo demuestra este artículo de 1998 de Melissa Douglas:
http://flux.aps.org/meetings/YR99/DPP99/abs/S110002.html
En Physical Review Letters, 81, 4883 de 1998 Chris Denney informa sobre una emisión de 1,8 megajulios de radiación X, con un pico de 280 teravatios durante 2 nanosegundos.
Por lo tanto, he tenido varios intercambios de correos electrónicos con Yonas, incluido uno del día de ayer. Aquí está este intercambio:
De: Jean-Pierre PETIT
Enviado: Vie 5/26/2006 1:23 AM
A: Yonas, Gerold
Asunto: ¿Qué es nuevo?
Querido Gerold,
No hay mucho eco en Francia sobre el último avance de Sandia. Solo unas pocas líneas en las revisiones populares. Estoy tratando de ponerme en contacto con Haines. ¿Qué tal si intentamos alimentar la máquina con un generador de Sakharov (1954) que podría proporcionar 100 millones de amperios, la energía inicial proporcionada por una explosión? Por cierto, este sistema se convierte en ... una bomba H sin sistema de fisión requerido. Un generador de Sakharov, de pequeño tamaño, puede proporcionar la energía necesaria. ¿Es correcto?
Si tengo razón, nos enfrentamos a dos posibilidades:
-
Apocalipsis de bajo costo
-
Energía para todas las personas
Espero que encuentres un cuarto de minuto para responder mis preguntas.
Jean-Pierre
Respuesta de Yonas
Jean Pierre,
-
El generador (explosivo) de Sakharov es demasiado lento para impulsar una implosión estable de alta velocidad. Tendría que haber algunos nuevos métodos de acortamiento de pulsos (conmutación), y aunque ha habido mucho trabajo durante décadas, no se ha encontrado ningún método útil. Los rusos han hecho el mayor trabajo sobre estos conmutadores y quizás puedan hacerlo... algún día.
-
Pensé que los últimos trabajos en Z mostraron un aumento del 50% en la temperatura en comparación con los resultados anteriores. Interesante, pero no tan dramático como el factor que sugieres, y creo que Haines lo explica bastante bien.
-
No creo que la energía de fusión o el fin del mundo estén cerca, pero quizás en mil años, más o menos.
Atentamente, Gerry
De: Jean-Pierre PETIT
Enviado: Vie 5/26/2006 1:23 AM
A: Yonas, Gerold
Asunto: ¿Qué es nuevo?
Querido Gerold,
No hay mucho eco en Francia sobre el último avance de Sandia. Solo unas pocas líneas en las revisiones populares. Estoy tratando de ponerme en contacto con Haines. ¿Qué tal si intentamos alimentar la máquina con un generador de Sakharov (1954) que podría proporcionar 100 millones de amperios, la energía inicial proporcionada por una explosión? Por cierto, este sistema se convierte en ... una bomba H sin sistema de fisión requerido. Un generador de Sakharov, de pequeño tamaño, puede proporcionar la energía necesaria. ¿Es correcto?
Si tengo razón, nos enfrentamos a dos posibilidades:
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Apocalipsis de bajo costo
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Energía para todas las personas
Espero que encuentres un cuarto de minuto para responder mis preguntas.
Jean-Pierre
Respuesta de Yonas
:
Jean Pierre,
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El generador (explosivo) de Sakharov es demasiado lento para impulsar una implosión estable de alta velocidad. Tendría que haber algunos nuevos métodos de acortamiento de pulsos (conmutación), y aunque ha habido mucho trabajo durante décadas, no se ha encontrado ningún método útil. Los rusos han hecho el mayor trabajo sobre estos conmutadores y quizás puedan hacerlo... algún día.
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Pensé que los últimos trabajos en Z mostraron un aumento del 50% en la temperatura en comparación con los resultados anteriores. Interesante, pero no tan dramático como el factor que sugieres, y creo que Haines lo explica bastante bien.
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No creo que la energía de fusión o el fin del mundo estén cerca, pero quizás en mil años, más o menos.
Atentamente, Gerry
Estoy un poco confundido con esta respuesta de Gerold. Si se detalla su contenido, esto significaría "bueno, alguien obtuvo dos mil millones de grados y algo, y entonces ¿qué relación tiene con la fusión?
Sin embargo, se necesitan 100 millones de grados para realizar la fusión de deuterio-tritio (la que se busca en ITER, contaminante, generadora de residuos radiactivos, aparentemente inestable), con 500 millones de grados se llega a la fusión de Li7 + H1 (el hidruro de litio de las bombas llamadas "H") y con mil millones de grados la fusión del boro B11 con el hidrógeno H1. Sustancias extremadamente comunes en la Tierra.
El boro y la plata del boro
Estas dos últimas fusiones, que producen respectivamente dos y tres núcleos de helio He4, son fundamentalmente no contaminantes. Las citaba en un álbum publicado hace veinte años:
Extrait de la page 38 d'Energétiquement vôtre ( téléchargeable gratuitement sur http://www.savoir-sans-frontieres.com )
No soy el único que cuestiona la viabilidad del proyecto ITER. Ejemplo, una reciente entrevista al Premio Nobel Pierre-Gilles de Gennes:
Les Echos - Jeudi 12 janvier 2006
propos recueillis par Chantal Houzelle
Recherche :
le cri d'alarme d'un prix Nobel Pierre-Gilles de Gennes, prix Nobel de physique 1991
Extraits
Je trouve que l'on consacre beaucoup trop d'argent à des actions qui n'en valent pas la peine. Exemple, la fusion nucléaire. Les gouvernements européens, de même que Bruxelles, se sont rués sur le réacteur expérimental Iter [NDLR : il sera implanté dans le sud de la France, à Cadarache] sans avoir mené aucune réflexion sérieuse sur l'impact possible de ce gigantesque projet. Quoique grand défenseur des grosses machines communautaires il y a trente ans, et ancien ingénieur du Commissariat à l'énergie atomique (CEA), je n'y crois malheureusement plus, même si j'ai connu les débuts enthousiastes de la fusion dans les années 1960.
Pourquoi ? Un réacteur de fusion, c'est à la fois Superphénix et La Hague au même endroit. Si, avec Superphénix [NDLR : un prototype de surgénérateur, dont l'arrêt a été décidé en 1997], on avait réussi à gérer un réacteur à neutrons rapides, ce serait difficile à reproduire sur 100 réacteurs en France - ce qu'exigeraient les besoins électriques nationaux -, car ces installations réclament les meilleurs techniciens pour obtenir un résultat très raffiné dans des conditions de sécurité optimales. Et ce serait littéralement impossible dans le tiers monde.
Sans compter qu'il faudrait reconstruire une usine du type de La Hague autour de chaque réacteur pour pouvoir traiter sur site les matières fissibles extrêmement chaudes, qu'on n'a pas le droit de transporter par voie routière ou ferroviaire. Vous vous rendez compte de l'ampleur d'un tel projet !
Avez-vous d'autres réticences vis-à-vis du réacteur expérimental Iter ?
Oui. L'une repose sur le fait qu'avant de construire un réacteur chimique de 5 tonnes, on doit avoir entièrement compris le fonctionnement d'un réacteur de 500 litres et avoir évalué tous les risques qu'il recèle. Or ce n'est absolument pas comme cela que l'on procède avec le réacteur expérimental Iter. Pourtant, on n'est pas capable d'expliquer totalement l'instabilité des plasmas ni les fuites thermiques des systèmes actuels. On se lance donc dans quelque chose qui, du point de vue d'un ingénieur en génie chimique, est une hérésie.
Et puis, j'aurais une dernière objection. Connaissant assez bien les métaux supraconducteurs, je sais qu'ils sont extraordinairement fragiles. Alors, croire que des bobinages supraconducteurs servant à confiner le plasma, soumis à des flux de neutrons rapides comparables à une bombe H, auront la capacité de résister pendant toute la durée de vie d'un tel réacteur (dix à vingt ans), me paraît fou. Le projet Iter a été soutenu par Bruxelles pour des raisons d'image politique, et je trouve que c'est une faute.
Mon commentaire
Le réacteur ITER est construit autour d'une gigantesque bobine supraconductrice, de forme toroïdale. Cette bobine va se trouver bombardée par les neutrons émis par la fusion. Puisque le tokamak de Culham ( Angleterre ) a fonctionné pendant une seconde il faut s'attendre à ce que la fusion soit aussi obtenue dans ITER. Là où on bourre le mou des contribuables c'est en leur promettant que cette machine pourra être le protoype, le dernier stade avant la conception et la mise en ligne d'une machine capable de produire effectivement de l'électricité en continu. A mon sens on sera loin du compte. Iter, comme son prédécesseur anglais "s'étouffera" du fait de la pollution que représenta l'arrachement des ions lourds de la paroi par les noyaux légers rapides qui parviendront à franchir la barrière magnétique ( voir plus loin ). La presse fait état de "solutions", mais il ne s'agit que de conjectures, de discours formulés au conditionnel. Le problème n'est absolument pas résolu et il est très lourd, très pesant. Il est invraisemblable qu'on ait consenti des investissements aussi lourds sans avoir au préalable maîtrisé ces questions.
Mais il y a autre chose dont on ne parle pas. Quand bien même ce réacteur fonctionnerait, on n'a aucun recul, aucune expérience sur la tenue mécanique d'assemblages aussi fragiles que les supraconducteurs lorsque ceux-ci sont soumis à un intense bombardement par des neutrons à 14 Mev. Ces bobinages créent à l'intérieur du réacteur un champ B qui s'accompagne d'une pression magnétique qui s'écrit :
D'habitude on pense qu'une pression se chiffre en newtons par mètre carré. Mais cela s'exprime également en joules par mètre cube.
Une pression est une densité volumique d'énergie.
Si vous voulez chiffrer l'énergie mise en jeu dans un système de magnétisation il vous suffit de connaître la valeur du champ B, en teslas, de calculer cette densité d'énergie en utilisant la valeur ( en unités MKSA )
et de multiplier par le volume à l'intérieur duquel on crée ce cham magnétique.
Si le bobinage reste en état de supraconductivité et s'il a été conçu pour résister aux efforts mécaniques qui sont inhérents à ce type de montage, tout va bien. Mais si d'aventure quelque part la supraconductivité disparaît, alors les formidables courants qui circulent dans des fils gros comme des cheveux s'accompagnent immédiatement d'un violent dégagement de chaleur par effet Joule. Un bobinage supraconducteur est en soi une bombe. Je me souviens de la réponse que m'avait faite en 1976 le physicien américain Fowler quand, confronté au plus gros aimant supraconducteur qu'était à l'époque sa machine Ying Yang, installée au Lawrence Livermore Laboratory je lui avais demandé ce qu'il adviendrait si d'aventure un incident quelconque venait à rompre cette situation de supraconductivité quelque part dans l'appareil :
- Vous savez, mon cher, en science c'est souvent plus une question de courage que d'intelligence
ITER est donc une fantastique somme de problèmes scientifiques et techniques non résolus et même, non encore rencontrés, à une échelle plus modeste, comme le fait remarquer avec bon sens le le physicien Gilles de Gennes.
On peut à ce stade s'interroger sur la façon dont de telles décisions sont prises. La réponse est que ce ne sont pas des décisions s'appuyant sur des critères scientifiques, ce sont des
décision politiques
. C'est le sens du commentaire qu'avait fait devant moi un présentateur du projet lors d'un soit-disant débat qui s'était tenu à Pertuis :
- Iter n'est pas seulement un projet scientifique, c'est aussi un projet de société.
C'est ... un peu n'importe quoi. C'est entre autre un ... projet immobilier, un projet d'amégament du territoire, avec "des infrastructures autoroutières, d'équipements électriques, etc". On peut le considérer comme "un projet de développement régional", comme Megajoule pour la région bordelaise. Peu importe que cela fonctionne ou non. " cela fera fonctionner toute une industrie de sous-traitance ", dira-t-on. Et la presse, aux ordres, entonnera son chant habituel ( "le soleil dans une chambre doré", etc...) alors qu'on a entendu ces mêmes paroles 25 ans plus tôt avec le projet Tore-Supra, qui fut un échec complet. Ne croyez pas que de telles décisions fassent réellement fait l'objet de débats contradictoires dans des arènes scientifiques. La décision finale de lancer Iter a été .. Elyséenne. C'est l'Elysée qui a pris la décision de lancer le projet "en réussissant à l'attirer sur le territoire français" ( quelle victoire pour Chirac ). Dans des décisions comme celle de se lancer dans des aventures comme ITER ou Megajoule la science et la technique n'ont guère leur mot à dire. les opposants sont neutralisés, réduits au silence, voire carrément éjectés.
En écho, la réaction du prix Nobel Japonais Koshiba
Actuellement, souligne-t-il, la fission nucléaire libère des neutrons d’une énergie moyenne d’un ou deux MeV seulement. Pour M.Koshiba, les scientifiques doivent d’abord résoudre ce problème des neutrons de 14 MeV "en construisant des murs ou des absorbeurs" avant de pouvoir affirmer qu’il s’agit d’une énergie nouvelle et durable. C’est, affirme-t-il, une solution très coûteuse. "S’ils doivent remplacer les absorbeurs tous les six mois, cela entraînera un arrêt des opérations qui se traduira en un surcoût de l’énergie", critique le physicien. "Ce projet n’est plus aux mains des scientifiques, mais dans celles des hommes politiques et des hommes d’affaires. Les scientifiques ne peuvent plus rien changer", déplore-t-il avant d’ajouter: "j’ai peur". (...)
"Je souhaite que le gouvernement français ait l’honneur d’accepter Iter dans son propre pays", ironise M.Koshiba. "Les scientifiques français sauront peut-être mieux gérer ces neutrons de 14 MeV. Après tout, le France est déjà activement impliquée dans le traitement des matériaux radioactifs dans ses centrales nucléaires". "Je pense, conclut-il, que, certainement, les scientifiques et les ingénieurs français ont plus de connaissances et d’expérience que ceux des autres pays pour s’attaquer à ce nouveau problème de neutrons 14 MeV", conclut-il.’
En écho, la réaction du prix Nobel Japonais Koshiba
Actuellement, souligne-t-il, la fission nucléaire libère des neutrons d’une énergie moyenne d’un ou deux MeV seulement. Pour M.Koshiba, les scientifiques doivent d’abord résoudre ce problème des neutrons de 14 MeV "en construisant des murs ou des absorbeurs" avant de pouvoir affirmer qu’il s’agit d’une énergie nouvelle et durable. C’est, affirme-t-il, une solution très coûteuse. "S’ils doivent remplacer les absorbeurs tous les six mois, cela entraînera un arrêt des opérations qui se traduira en un surcoût de l’énergie", critique le physicien. "Ce projet n’est plus aux mains des scientifiques, mais dans celles des hommes politiques et des hommes d’affaires. Les scientifiques ne peuvent plus rien changer", déplore-t-il avant d’ajouter: "j’ai peur". (...)
"Je souhaite que le gouvernement français ait l’honneur d’accepter Iter dans son propre pays", ironise M.Koshiba. "Les scientifiques français sauront peut-être mieux gérer ces neutrons de 14 MeV. Après tout, le France est déjà activement impliquée dans le traitement des matériaux radioactifs dans ses centrales nucléaires". "Je pense, conclut-il, que, certainement, les scientifiques et les ingénieurs français ont plus de connaissances et d’expérience que ceux des autres pays pour s’attaquer à ce nouveau problème de neutrons 14 MeV", conclut-il.’
J'ai soulevé le grave problème du refroidissement du plasma du fait des pertes radiatives, liées à l'arrachement des noyaux lourds de la paroi. En effet le plasma de fusion, à cent millions de degrés, est collisionnel. Il est en état d'équilibre thermodynamique. La distribution des vitesses est donc en "courbe en cloche". Si les vitesses d'agitation thermique sont proches d'une valeur moyenne < V > il existe des "queues de distribution Boltzmaniennes" avec des particules plus lentes et d'autres plus rapides. Aucune barrière magnétique ne peut réfléchir ces dernières, ( grâce à l'effet de gradient de champ magnétique constituant le confinement dans l'enceinte toroïdale ). Il y aura nécessairement des noyaux d'hydrogène qui, franchissant cette barrière magnétique s'en iront détacher des noyaux des atomes constituant la paroi. Ceux-ci s'ioniseront en portant une charge Z. Or la puissance radiative varie comme le carré de la charge ionique Z. C'est cela qui a entraîné l'étouffement du plasma de la machine de Culham, en Angleterre, au bout d'une seconde de fonctionnement, alors que la durée de fonctionnement de sont champ magnétique aurait du permettre un fonctionnement de plus grande durée ( 10 à 20 secondes ).
Je dis que c'est exactement ce qui se passera avec ITER. On nous promet des minutes de fonctionnement, mais celui-ci n'excédera pas dix secondes. Alors on nous demandera encore plus d'argent pour construire un "super ITER", grand ... comme un hall de gare. Tout ceci n'est pas sérieux. On n'engage pas de telles dépenses quand les problèmes de fond n'ont pas été résolus. En l'état ITER est un jouet de luxe ou, comme disait un des conférenciers, à Pertuis, un "projet de société". Effectivement c'est remarquable au plan de l'immobilier, des infrastructures routières, des piscines et des terrains de tennis. Mais ça ne marchera pas.
Confronté à ces critiques, lors d'une "réunion-débat" le responbsable-théoricien d'ITER n'avait su que répondre "que c'était une bonne question".
Suite à l'énoncé de ces critiques des journaux ont publié des textes. Voici l'un d'eux :
PHYSIQUE
. Un obstacle important à la fusion nucléaire industrielle, comme prévu dans le réacteur expérimental Iter qui sera implanté à Cadarache, près de Marseille, a été franchi en laboratoire ( ? ... ) , annonce une équipe internationale dans le mensuel britannique Nature Physics.
Les chercheurs ont fait la démonstration expérimentale d'une solution qui élimine un problème majeur : l'érosion des parois internes du réacteur à cause de l'échauffement provoqué par des instabilités du plasma. Actuellement, aucun matériau n'est capable de résister à ces brusques décharges d'énergie. Pour éviter ces instabilités,
il suffirait
de «perturber légèrement le champ magnétique» confinant le mélange gazeux de deutérium et de tritium porté à très haute température, le plasma, pour «amener ce champ à devenir chaotique sur le bord», selon les auteurs de l'article.
Les chercheurs, travaillant sous la direction de Todd Evans, de General Atomics (San Diego, Californie) estiment que cela
pourrait régler
un obstacle rencontré par toutes les installations travaillant sur la fusion – les tokamaks –, tels qu'Iter. Plusieurs établissements ont été associés à ce travail, tels que l'Association Euratom-CEA de Cadarache.
PHYSIQUE
. Un obstacle important à la fusion nucléaire industrielle, comme prévu dans le réacteur expérimental Iter qui sera implanté à Cadarache, près de Marseille, a été franchi en laboratoire ( ? ... ) , annonce une équipe internationale dans le mensuel britannique Nature Physics.
Les chercheurs ont fait la démonstration expérimentale d'une solution qui élimine un problème majeur : l'érosion des parois internes du réacteur à cause de l'échauffement provoqué par des instabilités du plasma. Actuellement, aucun matériau n'est capable de résister à ces brusques décharges d'énergie. Pour éviter ces instabilités,
il suffirait
de «perturber légèrement le champ magnétique» confinant le mélange gazeux de deutérium et de tritium porté à très haute température, le plasma, pour «amener ce champ à devenir chaotique sur le bord», selon les auteurs de l'article.
Les chercheurs, travaillant sous la direction de Todd Evans, de General Atomics (San Diego, Californie) estiment que cela
pourrait régler
un obstacle rencontré par toutes les installations travaillant sur la fusion – les tokamaks –, tels qu'Iter. Plusieurs établissements ont été associés à ce travail, tels que l'Association Euratom-CEA de Cadarache.
Vous noterez l'emploi du conditionnel : " il suffirait... pourrait ". Je doute que ce pas ait été franchi. Mais, de toute façon personne n'a attendu qu'il le soit pour embarquer les contribuables dans ce qui est une coûteuse et problématique aventure dans la mesure où ce problème n'aurait pas été d'entrée de jeu résolu. Un spécialiste fusion a évoqué ce projet en le qualifiant de "cathédrale pour ingénieurs".
Et je ne compte pas les problèmes soulevés par de Gennes. Tout me semble ... irresponsable.
Et voilà qu'en prime arrive une ... autre solution, à travers cette avancée aussi stupéfiante qu'imprévue, celle de la Z-machine : une possibilité d'envisager la fusion non-polluante. Je ne vois pas pourquoi on n'obtiendrait pas celle-ci, avec un fort dégagement d'énergie, en logeant une cible de la taille d'une aguille à coudre au centre de la cage de la Z-machine. Une cible de Li F ou de B - H. Je ne suis pas le seul à penser cela. Tous les spécialistes des Z-pinch sont de cet avis. Pour récupérer l'énergie : simple. Il suffirait que l'expansion du plasma d'hélium s'effectue dans un champ magnétique. On est alors en régime de nombre de Reynolds magnétique infini. La puissance électrique est obtenue avec le courant induit. C'est un générateur MHD à induction, sans pièces mobiles, le plus simple qu'on puisse imaginer. Il faudra que j'explique tout cela.
Deeney et les gens de Sandia voulaient une source de rayons X pour tester la "dureté" de leurs ogives nucléaires. Les voilà avec un générateur électrique fondé sur une fusion non-polluante, qui ne produit que de l'hélium.
Je dis :
*Qu'est-ce qu'on attend ? *
Les journalistes français se taisent courageusement, comme d'habitude. Pour les gens du projet ITER ( oue de Megajoule ) cette avancée est tout simplement intempestive et catastrophique. Elle remet tout en question ! Les dénégations de Yonas ne seraient-elles pas ... diplomatiques ?
Fusion and the Z Pinch; August 1998; Scientific American Magazine by G.Yonas;
6 Page(s)
A device called the Z machine has led to a new way of triggering controlled fusion with intense nanosecond bursts of x-rays
Some things never change—or do they? In 1978 fusion research had been under way almost 30 years, and ignition had been achieved only in the hydrogen bomb.
Nevertheless, I declared in Scientific American at the time that a proof of principle of laboratory fusion was less than 10 years away and that, with this accomplished, we could move on to fusion power plants [see "Fusion Power with Particle Beams," Scientific American, November 1978]. Our motivation, then as now, was the knowledge that a thimbleful of liquid heavy-hydrogen fuel could produce as much energy as 20 tons of coal.
Today researchers have been pursuing the Holy Grail of fusion for almost 50 years. Ignition, they say, is still "10 years away." The 1970s energy crisis is long forgotten, and the patience of our supporters is strained, to say the least. Less than three years ago I thought about pulling the plug on work at Sandia National Laboratories that was still a factor of 50 away from the power required to light the fusion fire. Since then, however, our success in generating powerful x-ray pulses using a new kind of device called the Z machine has restored my belief that triggering fusion in the laboratory may indeed be feasible in 10 years.
La fusion y el Z Pinch; agosto de 1998; Revista Scientific American por G.Yonas;
6 Páginas
Un sistema llamado Z machine ha llevado a una nueva forma de desencadenar la fusión controlada con intensos pulsos de rayos X de duración de nanosegundo.
¿Las cosas nunca cambian o sí? En 1978, la investigación sobre la fusión había estado en marcha casi 30 años, y la ignición se había logrado solo en la bomba de hidrógeno.
No obstante, declaré en Scientific American en aquella época que un principio de prueba de fusión en laboratorio estaba a menos de 10 años y que, con esto logrado, podríamos pasar a plantas de energía de fusión [ver "Fusión de energía con haces de partículas", Scientific American, noviembre de 1978]. Nuestra motivación, entonces como ahora, era el conocimiento de que un dedal de combustible de hidrógeno pesado líquido podía producir tanta energía como 20 toneladas de carbón.
Hoy en día, los investigadores han estado persiguiendo la Santa Grial de la fusión durante casi 50 años. La ignición, dicen, aún está "a 10 años". La crisis energética de los años setenta se ha olvidado, y la paciencia de nuestros patrocinadores está estirada, por decir lo menos. Menos de tres años atrás, pensé en desconectar el trabajo en Sandia National Laboratories que aún estaba a un factor de 50 de la potencia necesaria para encender el fuego de fusión. Desde entonces, sin embargo, nuestro éxito en generar pulsos de rayos X poderosos utilizando un nuevo tipo de dispositivo llamado Z machine ha restablecido mi creencia de que desencadenar la fusión en el laboratorio puede ser efectivamente factible en 10 años.
La fusión y el Z Pinch; agosto de 1998; Scientific American Magazine por G.Yonas;
6 página(s)
Un sistema llamado Z machine abre una nueva forma de obtener fusión con ráfagas intensas de rayos X de duración del orden de la nanosegundo.
¿Cambia algo o no? En 1978, las investigaciones sobre fusión ya tenían casi treinta años, mientras que el encendido de las bombas H había sido logrado desde principios de los años cincuenta. De cualquier manera, había declarado en ese momento en Scientific American que la fusión en laboratorio estaba a menos de diez años frente a nosotros y que si se lograba podríamos considerar diseñar generadores eléctricos utilizando la fusión como fuente de energía. Ver "Fusion Power with Particle Beams," Scientific American, noviembre de 1978. Nuestra motivación, en esa época como hoy, era que un dedal de hidrógeno líquido podía producir tanta energía como 20 toneladas de carbón.
Hoy en día, los investigadores llevan 50 años persiguiendo este Santo Grial. La tensión de los años setenta ha desaparecido, así como la paciencia de nuestros patrocinadores, es lo menos que se puede decir. Pero hace solo tres años, pensé que era interesante presionar sobre este tema, aunque la potencia necesaria para crear la fusión era 50 veces superior a lo que se podía desarrollar en los laboratorios Sandia. Desde entonces, el hecho de que hayamos podido implementar con éxito un nuevo dispositivo llamado Z machine me ha hecho nuevamente pensar que debería ser posible obtener la fusión dentro de diez años.
En cuanto al acoplamiento con un generador de Sakharov, explosivo, he reflexionado sobre su objeción. Hemos encontrado una respuesta que probablemente es la misma que la que él menciona, considerada por los rusos. Por cierto, debo dar acceso, en mi sitio, a las páginas que mencionan, en francés, los trabajos de Andréi Sakharov, en MHD. Voy a escanear estas páginas. Un lector las convertirá en archivos de texto, mediante OCR, para que el acceso a estos documentos esenciales sea más fácil.
****Los generadores MHD explosivos de Andréi Sakharov
La idea inicial, el acoplamiento con un generador de Sakharov, daba esto:
**Primer montaje, esquemático, que evoca un acoplamiento entre una Z-machine y un generador de Sakharov
A la derecha: el generador MHD por inducción, un simple solenoide que rodea el objetivo. **
Objeción de Yonas: la subida de intensidad sería demasiado lenta. Aparentemente se necesitaría un tiempo de subida inferior a 100 nanosegundos. ¿Quizás diez? . Miremos este esquema. No está completo. Fue dibujado en un rincón de la mesa. Un condensador C1 transfiere su energía a un solenoide, de inductancia L. La energía 1/2 CV2 se convierte en energía 1/2 L I2 . Luego se desconecta el condensador en paralelo (sistema no mostrado en este esquema).
Si no se hace nada, entonces se tiene una descarga aperiódica con una constante de tiempo L/R donde R es la resistencia del solenoide. Pero es aquí donde Sakharov reduce la inductancia cortocircuitando las bobinas del solenoide gracias a la expansión de un tubo de cobre, debido a un explosivo.
**Sistema de Sakharov (extraído de uno de sus artículos) **
A simple vista, si este sistema producía 100 millones de amperios en 1954 (la Z-machine solo produce veinte), el tiempo de subida de intensidad es largo: alrededor de cien microsegundos, parece. Sin duda mil veces demasiado largo. La expansión del tubo de cobre disminuye la inductancia L. El flujo L I permanece constante. Por lo tanto, la intensidad evoluciona como el inverso del valor de la inductancia. Pero existe una solución.
La intensidad proporcionada por el sistema crece linealmente, o casi linealmente. Esta intensidad crece hacia los cien millones de amperios, luego se estanca, con disipación por efecto Joule. Pero ¿por qué acoplar la Z-machine (la "jaula de pájaros") desde el principio del proceso?
Le pregunté, en mi siguiente correo a Yonas, cómo realizaba sus conmutaciones (su "switching"). Si el resultado de la Z-machine es "tan banal", no entiendo por qué su conmutador estaría marcado con secreto defensivo. Y al investigar, debe poder encontrarse.
La Z machine tiene un tiempo de funcionamiento característico de 100 nanosegundos. Aparentemente, la compresión de la jaula se obtiene en un tiempo más breve. Diez o veinte nanos, creo. Por lo tanto, nos enfrentamos, si queremos evitar las tecnologías semi-pesadas de Deeney y Yonas, a un problema de conmutación ultra-rápida. Creo que con un ignitron se debe estar alrededor de la microsegundo, al menos con los que usaba hace treinta años. Los lectores probablemente sugerirán sistemas más actuales y más eficientes. Pero también existen otros más simples. Conmutadores mecánicos, con explosivos. Siempre derivados de las ideas de los rusos. A continuación, el principio del conmutador de remache.
Conmutador de remache
Dos placas separadas por un aislante. Contra el aislante, un remache de cobre, impulsado por un explosivo. Un sistema así incluso puede dar todo un secuenciamiento de conmutación, desconexiones.
¿No es lo suficientemente rápido? Todo depende de con qué se impulsa el punzón, el remache y cuál es su naturaleza. El proyectil que asegura la conmutación puede provenir de un sistema de compresión de flujo, de Sakharov. Nuevo montaje de Sakharov, extraído de mi libro "Los Hijos del Diablo":
**Una tesis doctoral sobre la compresión de flujo magnético, la de Mathias Bavay (2002) **
http://mathias.bavay.free.fr/these/sommaire.html
http://mathias.bavay.free.fr/these/sommaire.html
Espero la respuesta de Yonas. Si Haines está de acuerdo, iré a verlo en Imperial College, en Londres. Allí se sabría más pronto. Joder, una fusión no contaminante, vale la pena pensar en ello. Debo contactar a Rudakov, al otro extremo de la cadena. Los rusos sin duda no se quedaron de brazos cruzados después del breakthrough de Sandia de mayo de 2005. Tampoco los chinos. Solo nosotros, los franceses, nos aprestamos a dar el primer golpe de pico a ITER, "la máquina de vapor del tercer milenio".
Al informarse un poco se descubre un gran sector de investigación que sigue siendo bastante desconocido y que concierne a un conjunto de máquinas destinadas a obtener la fusión de manera impulsiva. Entre estas máquinas, el montaje FOCUS, del cual hablaré más tarde.
http://www.focusfusion.org/what/deuterium.html
http://www.focusfusion.org/what/plasmafocus.html#dpf
http://www.focusfusion.org/research/billion.html
No creo que la publicación de estos resultados sobre la Z-machine, como algunos lo han avanzado, pueda ser asimilada a una operación de desinformación. Tampoco los especialistas con quienes he tenido intercambios. Personas como Yonas, Haines, Deeney y otros no podrían permitirse arruinar así su reputación científica. La desinformación es para tipos como el buen doctor Greer (proyecto " Disclosure" ) o algunos mentirosos. Pero entonces, ¿cómo es posible que resultados tan importantes, que deberían haber sido inmediatamente marcados con secreto defensivo, hayan aparecido de repente en la naturaleza?
Lea el artículo. La Z-machine en un principio era solo un generador de rayos X destinado a pruebas en ojivas. Subía penosamente de temperatura. Algunos millones de grados en 1999. Un poco más después. Hubo intentos de crear la fusión utilizando el sistema del "holraum" (palabra alemana que significa "horno"). En este caso se envía la sustancia en una jaula hecha de alambres metálicos. Estos se volatilizan y convergen hacia el eje del sistema. Al distribuirlos entre dos superficies cilíndricas se obtiene una capa de plasma que converge hacia el eje. Entre este sistema de alambres y el eje del sistema se coloca una espuma alveolar, muy ligera (los rusos utilizan agar-agar, de origen orgánico).
Sistema del holraum. Artículo de Brownell, 1998
Horizontalmente: el eje del sistema
Aquí hay un artículo más reciente (2005), de Lemke y otros. A la corona de alambres y al cojín de espuma, en CH2 se ha añadido esta vez una diana esférica, claramente visible.
El montaje "holraum" (en "horno"). Sombreado se ve el plasma de tungsteno en implosión, comprimiendo la espuma
Esta compresión calienta la espuma ("cushion" o cojín), que se supone que se transformará en horno. En el medio de esta espuma se coloca entonces una diana esférica, rodeada de un "pusher", una sustancia que, absorbiendo la radiación, se dilata y comprime el contenido de la diana, una esfera de cerre de algunos décimos de milímetro de diámetro que contiene una mezcla de fusión. Así es como el equipo de Deeney buscaba la fusión en 2005.
La fusión se había comportado como un espejismo del desierto durante 30 años, nadie creía en ella. Deeney soñaba con alcanzar quizás "el umbral". En 2003, poniendo un pequeño mezcla en el centro, Deeney había obtenido algunos neutrones de fusión (con el sistema "holraum", supongo).
*Pero más de dos mil millones de grados, eso era totalmente inesperado. *
Y eso, sin horno, sin espuma ni diana esférica y todo el resto. Dejando simplemente que el plasma de acero inoxidable convergiera por sí mismo hacia el eje del sistema. La obtención de una temperatura tan alta fue aún más sorprendente ya que solo había acero inoxidable en esta manipulación, el cual es incapaz de proporcionar energía mediante fusión. El hierro es la "ceniza absoluta" de la fusión. Es lo que se acumula en el centro de las estrellas masivas. Incluso llega al punto en que no se sabe de dónde viene este exceso de energía. El artículo de Haines no me convenció mucho, aunque Yonas encuentra que "explica todo muy bien".
Una palabra sobre este problema de conversión de energía magnética en energía térmica invocado por Haines para justificar los dos mil millones de grados. Se trataría de una inestabilidad MHD. En este cordón de plasma de un milímetro y medio de diámetro que se ha formado según el eje del sistema, los veinte millones de amperios continúan pasando. El plasma, colisional, está en equilibrio termodinámico, es decir, las temperaturas iónica y electrónica son iguales.
Cuando se produce el mecanismo de implosión, el metal está frío. La descarga lo volatiliza. Por lo tanto, se obtiene un plasma metálico, completamente ionizado. La masa de un núcleo de hierro es de 9 10
kilo. Estos núcleos adquieren una velocidad radial. Recorren la distancia que los separa del eje en 100 nanosegundos, es decir, 10
seg si. Si la distancia recorrida es de 1 cm, el orden de magnitud de la velocidad es de 100 km/s. Si se considera que toda esta energía cinética se convierte en temperatura, se puede utilizar en primera aproximación la relación:
1/2 m < V
= 3/2 k T
donde m es la masa del núcleo, V la velocidad térmica (identificada con la velocidad de impacto), k la constante de Boltzmann y T la temperatura absoluta. Es muy esquemático ya que esta fórmula traduce el hecho de que la energía cinética de los núcleos de hierro se convierta completamente y exclusivamente en energía de agitación térmica.
Esto nos da T = 22 millones de grados.
Se ve que la temperatura al final de la implosión aumenta al aumentar el diámetro de la "jaula". El artículo de Sandia dice que:
Es posible que la explicación esté relacionada con la mayor energía cinética adquirida en una distancia más larga (
40 mm en lugar de 10
). Repitamos este cálculo de tendero, útil para situar órdenes de magnitud, con una "carrera" de núcleos de hierro de 4 cm en lugar de 1. La temperatura obtenida al final de la compresión, cuando su carrera se detiene y el medio se "termaliza", es entonces de unos 350 millones de grados Kelvin. Pero esto es inferior a los dos mil millones observados. El estudio de Haines se basa en un valor de energía emitida cuatro veces superior a la energía incidente. Por lo tanto, se encuentra esto, en general. Los factores son cercanos.
Entonces, ¿de dónde podría provenir este exceso de energía?
Cuando este plasma está confinado según este cordón central, el corriente de veinte millones de amperios continúa circulando. Es una corriente
electrónica
. En régimen no inestable, se encontraría en este tubo de corriente una cierta densidad electrónica y velocidad de arrastre de este "gas de electrones". Un campo electromotriz pone en movimiento estos electrones, les comunica energía que retroceden a los iones por colisión, lo que constituye el efecto Joule. Como me hizo notar Yonas "la corriente de veinte millones de amperios continúa circulando cuando se alcanza la condición de estancamiento".
Pero, en la primera página de su artículo Haines (que parte de condiciones experimentales diferentes, con una "carrera" de 27,5 mm, escribe:
But classical Spitzer resistive heating time for a pinch of radius a of 2 mm is 8 microseconds
El simple calentamiento por efecto Joule será por lo tanto mucho demasiado lento para explicar este aumento de temperatura. Haines invoca entonces "inestabilidades MHD" que permiten un cierto transferencia de energía, extraída de la energía magnética "ambiente", externa
B
2
/2
m
o
Se recuerda que la presión, si se mide en newtons por metro cuadrado, también puede expresarse en joules por metro cúbico.
Una presión es una densidad volumétrica de energía
.
Se puede proporcionar una analogía con la turbulencia. Tomemos un fluido A inyectado por una boquilla en un fluido B. Esto puede ser simplemente humo expulsado por una pajita, en aire. Al principio tenemos una circulación
laminar
, el humo constituye un fluido que fluye según "líneas de corriente paralelas". Pero la turbulencia aparece. La superficie representando "la interfaz" aire fresco-humo no tarda en deformarse. Entonces la fricción (que implica un intercambio de energía) entre el chorro de humo y el aire ambiente aumenta.
Si partimos de un flujo laminar del "gas de electrones" en el plasma, también puede ser el escenario de un fenómeno de "turbulencia MHD", difícil de modelizar. Donde la densidad de corriente aumenta, el campo magnético aumenta en consecuencia, y viceversa. Esto lleva al "gas de electrones"
a intercambiar energía con el campo magnético externo
. De cualquier manera, todo fenómeno de turbulencia es
disipativo
, generador de energía térmica. Haines invoca por lo tanto una "microturbulencia MHD" en la descarga para explicar un aumento tan grande de temperatura del plasma. Yonas se declara convencido por esta explicación pero yo personalmente soy escéptico. Se podría decir que el argumento de Yonas es "es necesariamente la fuente de este aporte de energía, de lo contrario no vemos de dónde podría provenir".
Haines, sin su entrevista posterior, se muestra más prudente.
Asunto por seguir....
Una palabra sobre este problema de conversión de energía magnética en energía térmica invocado por Haines para justificar los dos mil millones de grados. Se trataría de una inestabilidad MHD. En este cordón de plasma de un milímetro y medio de diámetro que se ha formado según el eje del sistema, los veinte millones de amperios continúan pasando. El plasma, colisional, está en equilibrio termodinámico, es decir, las temperaturas iónica y electrónica son iguales.
Cuando se produce el mecanismo de implosión, el metal está frío. La descarga lo volatiliza. Por lo tanto, se obtiene un plasma metálico, completamente ionizado. La masa de un núcleo de hierro es de 9 10
-26
kilo. Estos núcleos adquieren una velocidad radial. Recorren la distancia que los separa del eje en 100 nanosegundos, es decir, 10
-7
seg si. Si la distancia recorrida es de 1 cm, el orden de magnitud de la velocidad es de 100 km/s. Si se considera que toda esta energía cinética se convierte en temperatura, se puede utilizar en primera aproximación la relación:
1/2 m < V
2
= 3/2 k T
donde m es la masa del núcleo, V la velocidad térmica (identificada con la velocidad de impacto), k la constante de Boltzmann y T la temperatura absoluta. Es muy esquemático ya que esta fórmula traduce el hecho de que la energía cinética de los núcleos de hierro se convierta completamente y exclusivamente en energía de agitación térmica.
Esto nos da T = 22 millones de grados.
Se ve que la temperatura al final de la implosión aumenta al aumentar el diámetro de la "jaula". El artículo de Sandia dice que:
Es posible que la explicación esté relacionada con la mayor energía cinética adquirida en una distancia más larga (
40 mm en lugar de 10
).
Repetimos este cálculo de tendero, útil para situar órdenes de magnitud, con una "carrera" de núcleos de hierro de 4 cm en lugar de 1. La temperatura obtenida al final de la compresión, cuando su carrera se detiene y el medio se "termaliza", es entonces de unos 350 millones de grados Kelvin. Pero esto es inferior a los dos mil millones observados. El estudio de Haines se basa en un valor de energía emitida cuatro veces superior a la energía incidente. Por lo tanto, se encuentra esto, en general. Los factores son cercanos.
Entonces, ¿de dónde podría provenir este exceso de energía?
Cuando este plasma está confinado según este cordón central, el corriente de veinte millones de amperios continúa circulando. Es una corriente
electrónica
. En régimen no inestable, se encontraría en este tubo de corriente una cierta densidad electrónica y velocidad de arrastre de este "gas de electrones". Un campo electromotriz pone en movimiento estos electrones, les comunica energía que retroceden a los iones por colisión, lo que constituye el efecto Joule. Como me hizo notar Yonas "la corriente de veinte millones de amperios continúa circulando cuando se alcanza la condición de estancamiento".
Pero, en la primera página de su artículo Haines (que parte de condiciones experimentales diferentes, con una "carrera" de 27,5 mm, escribe:
But classical Spitzer resistive heating time for a pinch of radius a of 2 mm is 8 microseconds
El simple calentamiento por efecto Joule será por lo tanto mucho demasiado lento para explicar este aumento de temperatura. Haines invoca entonces "inestabilidades MHD" que permiten un cierto transferencia de energía, extraída de la energía magnética "ambiente", externa
B
2
/2
m
o
Se recuerda que la presión, si se mide en newtons por metro cuadrado, también puede expresarse en joules por metro cúbico.
Una presión es una densidad volumétrica de energía
.
Se puede proporcionar una analogía con la turbulencia. Tomemos un fluido A inyectado por una boquilla en un fluido B. Esto puede ser simplemente humo expulsado por una pajita, en aire. Al principio tenemos una circulación
laminar
, el humo constituye un fluido que fluye según "líneas de corriente paralelas". Pero la turbulencia aparece. La superficie representando "la interfaz" aire fresco-humo no tarda en deformarse. Entonces la fricción (que implica un intercambio de energía) entre el chorro de humo y el aire ambiente aumenta.
Si partimos de un flujo laminar del "gas de electrones" en el plasma, también puede ser el escenario de un fenómeno de "turbulencia MHD", difícil de modelizar. Donde la densidad de corriente aumenta, el campo magnético aumenta en consecuencia, y viceversa. Esto lleva al "gas de electrones"
a intercambiar energía con el campo magnético externo
. De cualquier manera, todo fenómeno de turbulencia es
disipativo
, generador de energía térmica. Haines invoca por lo tanto una "microturbulencia MHD" en la descarga para explicar un aumento tan grande de temperatura del plasma. Yonas se declara convencido por esta explicación pero yo personalmente soy escéptico. Se podría decir que el argumento de Yonas es "es necesariamente la fuente de este aporte de energía, de lo contrario no vemos de dónde podría provenir".
Haines, sin su entrevista posterior, se muestra más prudente.
Asunto por seguir....
Volvamos a la historia de este evento: antes de que este resultado inesperado cayera, ¿por qué meter la Z-Machine en secreto defensivo? Eso no era más que la extrapolación de cosas viejas de 40 años.
¡Y de repente, ¡búm!
Los resultados llegaron a Londres, al amigo Malcom Haines (mire su foto. ¿Cree que este sabio coseno sonriente tiene cara de navegar en secreto defensivo? ). Malcom debió encontrar "que era un interesante problema de física, un fenómeno que había que encontrar la causa" y se esforzó por hacerlo. Por eso este artículo enviado en mayo de 2005 a la revista Physical Review Letters, que lo publicó por simple rutina. No había ninguna instrucción especial de filtrado. Nadie notó que en lugar de "millón" había "billón". Algunos creyeron que era un error de escritura, o simplemente no hicieron caso.
*Creo ... que así fue. Y ahora el gato está fuera de la bolsa. *
Creo en el libro que publiqué en enero de 2003, donde describía torpedos impulsados por cohetes (la Shkwal rusa y la Surpecav americana, armas viejas de más de treinta años, pero que aún vuelan a 500 km/h). Recuerdo una conversación con este joven periodista de Science et Vie, Larousserie, quien me decía "que la cavitación se hace sola. Solo había que entrar muy rápido en el agua".
Asombro en la marina francesa, cuando salió mi libro. Un almirante, durante la manifestación "Euronavale" donde los franceses presentan sus novedades en materia de armamento, para venderlas a árabes o africanos:
- Usted sabe, mi querido, en cuanto a torpedos, la velocidad no es todo......
Hace algunas semanas se descubrió que los iraníes tienen torpedos impulsados por cohetes, comprados a los chinos, los cuales, etc....
Pero los almirantes franceses han encontrado el arma absoluta en cuanto a invisibilidad: es la nave a vela. La madera, el telar, el cáñamo son indetectables por radar.
¿Rudo, no?
La Z-machine: una fusión "limpia", sin radiactividad ni residuos, a nuestro alcance.
Total ausencia de reacción en el sector civil, científico y político, en la gran prensa
Vivo interés entre los militares ---
Es posible que revistas como La Recherche, Pour la Science y otras estén preparando artículos sobre lo que se confirma como un evento científico de primera magnitud. Pero han transcurrido tres meses. ¿Reaccionarán estas revistas? Les sugiero, por si acaso, que envíen cartas o e-mails a sus redacciones pidiéndoles que den eco a este asunto.
Queda una observación bastante triste. Puesto que el resultado de Sandia parece ser real, representa potencialmente un gran esperanza para la humanidad. Vivimos en una época en que mucha gente piensa que nos dirigimos a la apocalipsis con la cabeza baja. El auge de China e India tiene efectos en todo el mundo, que solo crecerán rápidamente. En Europa, esto provocará el colapso de todos los logros sociales, creará tensiones sociales y raciales intensas. En nuestro país, los candidatos a la presidencia, de Sarkozy a Ségolène Royal, son solo oportunistas y "muñecos sin hilos", como los calificaba un lector en un correo reciente. Sarkozy se aprovecha del miedo. Ségolène Royal, que no tiene ni un programa, se limita a responder a los ataques sonriendo, cuidando su apariencia y preguntándose qué traje llevará hoy.
La mentira está en todas partes. La prensa miente, oculta. Durante un programa de televisión reciente, en "On ne peut pas plaire à tout le monde", el periodista Claude Sérillon describía el noticiero como un anestésico, un tranquilizante diario deseado en realidad por el televidente. Se podría comparar con una dosis diaria de tranquilizante. La pobreza crece en países como Egipto, donde los empleos desaparecen debido a la competencia extranjera y la corrupción. Porque esta última está en todas partes. El sistema del "bakschish" está en todas partes. En Francia, es un mínimo del 10% para tener "un mercado estatal" o municipal. En países árabes, cuente 50%, si quiere vender tanques o computadoras en cualquier país, a pagar discretamente en una cuenta en Suiza, a favor de algunos de los 700 hombres de "la línea real". En África, suba a 80%, en cuenta de un estado o de sus ministros.
En China o en la India es lo mismo, pero el sistema funciona mejor, "más inteligentemente". En la India, campesinos se suicidan porque se han endeudado, debido a la sequía que avanza, para perforar pozos, frente a usureros sin escrúpulos. En China, campesinos hambrientos, cuyos ríos están contaminados por residuos tóxicos, son reprimidos violentamente por el ejército.
Los medios de comunicación le sirven su dosis diaria de atentados con coches bomba, aquí, allá, por todas partes. Cuarenta muertos en Bagdad, diez en Afganistán, etc. Nadie ni siquiera lo nota. Africanos se ahogan intentando llegar a Europa para no morir de hambre. Me recuerda una estancia que hice en Djibouti, cuando se escuchaba, por la noche, los tiros de los legionarios contra los etíopes que intentaban entrar en la enclave, debido al hambre que sufrían. Encontrará una canción en el sitio, que compuse en esa época, cuyo último verso es:
A Djibouti, cuando llega la noche
En el lugar de los desesperados
En la línea de demarcación
A la hora en que el buen francés duerme
Sentados en lo alto de los miradores
Los adjudantes hacen un cartón
El mundo podría ser como esta canción, pronto. Recuerda "Sol Verde", o "los hombres ricos" vivían protegidos tras cercas de alambres eléctricos.
De Closets nos presentó las RFID, el futuro, según este Panglosse de los tiempos modernos (pero claro, no hay que preocuparse, por supuesto). Una palabra rápida, al final del programa, para mencionar que con un sistema de distribución como este "podríamos tener algunos pequeños problemas de empleo por resolver".
Una tecnología permitiría cambiar el futuro del mundo: la que permitiría disponer de una fuente de energía no contaminante, a disposición. Cuando las posibilidades de la fisión comenzaron a conocerse, los pioneros de la energía nuclear de la época estaban convencidos "que se podría hacer crecer tomates en el Sahara". Pero frente a esto había dos cosas:
-
El problema del abastecimiento y el costo del material fisible
-
La producción de residuos radiactivos
En aquella época, nadie imaginaba catástrofes como Three Miles Island o Chernóbil.
Chernóbil, inmediatamente después de la explosión del reactor
Hoy en día se conoce el costo de tal política. A veces escucho a la gente decirme que la energía nuclear "es la solución", a condición de enterrar residuos con vida ... ilimitada a escala de vidas humanas. Es la posición de un antiguo ministro como Claude Allègre, por ejemplo, y de muchos otros que así tienen la impresión "de mostrar realismo". Creo que dichos comentarios traicionan una falta de ambición científica. Sabemos desde hace tiempo que existe una fusión no contaminante, pero las temperaturas a considerar hacían que esta tecnología pareciera a muchos "irrealista". Para hacer fusionar deuterio y tritio se necesitan 100 millones de grados. Para la fusión litio-hidrógeno se necesitan 500 y para la mezcla boro-hidrógeno se deben alcanzar mil millones de grados. Una temperatura nunca alcanzada en la Tierra ya que la temperatura en el núcleo de una bomba "H", con hidruro de litio, no excede los 500 millones de grados (en el núcleo del Sol, de 15 a 20 millones de grados!).
La "fusión por confinamiento inercial", por pulsos de corta duración, nunca había funcionado (fusión por láser, fusión por haces de electrones). Por lo tanto, se volvió, después del único éxito de Culham, en Inglaterra (un segundo de fusión autorretención en un tokamak) hacia la vía que lleva al proyecto ITER, esta "catedral para ingenieros". Pero estas vías, ya sea ITER o Megajoule (una técnica de fusión por láser que ni siquiera tiene ambiciones de producción de energía, solo de ser "un simulador de funcionamiento de bombas") son extremadamente costosas y problemáticas.
De repente, regalo, la Z-machine nos da ... dos mil millones de grados, cuando se pensaba que se estaría alrededor de algunas centésimas de este valor. Esta máquina funcionó porque de repente la focalización de la energía se efectuó correctamente. La compresión, el fenómeno de implosión se desarrollaron de manera estable. Estábamos tan acostumbrados a los fracasos que ya no creíamos en ello, simplemente. Esto va en el sentido de lo que siempre he pensado: que la solución, para la fusión, reside en sistemas impulsivos y que una máquina como ITER, funcionando de forma continua, es una aberración.
La teoría puede derivar de cálculos de tendero, al menos para tener órdenes de magnitud. Tomas núcleos de átomos. Les comunicas una velocidad V, centrípeta (los haces precipitar contra otros). En el caso de la Z-machine es según el eje de un sistema. Cuando se encuentran, su energía cinética se convierte en energía de agitación térmica. Puedes utilizar una fórmula como:
1/2 m < V2 > = 3/2 k T
Explicaciones un poco más arriba. Si duplicas la velocidad en el momento del impacto, cuadruplicas la temperatura. A ese ritmo, sube rápido. Lo importante es que funcione. En Sandia, milagro, funcionó. El hecho es indudable, las mediciones son incontestables. La Naturaleza, por una vez, se mostró buena niña y nos dio dos mil millones de grados. En resumen es:
La Apocalipsis o la Edad de Oro, a elegir
La focalización de la energía siempre ha dado resultados sorprendentes. En 1905, la implosión de burbujas de vapor provocó la fusión del bronce en el fenómeno de cavitación. Más tarde, la implosión de burbujas de vapor, creadas esta vez por una onda ultrasónica en el fenómeno de sonoluminiscencia da lugar a un plasma a 10.000°. No descarto que algún día se pueda obtener una sonofusión y considero que este camino, muy poco costoso, debería ser explorado.
El avance realizado en Nuevo México, en Sandia, en 2005 y revelado a principios de 2006 llamaría a una reacción inmediata, mundial, con la constitución de un proyecto común (¿cuándo un debate televisivo en Francia?). Se puede preguntar si esta reacción tendrá lugar, al menos en Francia, por dos razones.
- Estos resultados perturban considerablemente estos proyectos de "catedrales para ingenieros" como Megajoule e ITER
- A nivel internacional, esta tecnología de "fusión sin fisión" (llamada "fusión pura") puede dar lugar a una nueva generación de armas termonucleares, libres de la restricción del enriquecimiento isotópico y permitiendo crear armas de muy baja potencia, que podrían dar lugar a una dispersión ilimitada, mundial, completamente fuera del control de la AIEA (Agencia Internacional de Energía Atómica).
Se recuerda que la necesidad de utilizar una bomba atómica como "cerilla" impone un límite inferior de 300 toneladas de TNT (para los pocos países que pueden alcanzar este nivel tecnológico. Para los demás, son 1000 toneladas). Cuando apareció la filial "de fusión pura", una bomba H (incluso una "mini-nuke") no podía tener una potencia inferior a 300 o 1000 toneladas de TNT. De ahí la dispersión de las caídas radiactivas, el efecto de invierno nuclear. Imposible atacar a un enemigo: te vuelve a la cara, debido a estas masas de residuos transportadas por los "jetstreams" en la estratosfera.
Bombas H sin fisión, no contaminantes, serían bombas perfectamente "limpias", utilizables a escalas geográficas enormes. Permitirían realizar ataques masivos, sin estos retrocesos que constituyen la dispersión de productos radiactivos y el efecto de invierno nuclear. Se pueden obtener intensidades eléctricas muy altas con simples explosivos químicos (generador de Sakharov: dispositivos compactos, de peso y volumen reducidos). Queda resolver el problema de la rapidez de conmutación. Pero a priori, este problema no es insalvable. Muchas personas ya están considerando muchas soluciones.
En el lado francés, no se dejen engañar. Los argumentos mencionados anteriormente pesan su peso, incluso a nivel de Elíseo. Lógicamente, los resultados de Sandia deberían suspender inmediatamente los trabajos de montaje de los experimentos Megajoule e ITER. Pero... ni se lo imaginen. No se detiene a un diplodocus que ya ha tomado impulso. No se puede comprometer un proyecto inmobiliario tan fantástico, un "proyecto de sociedad" capaz de "irrigar un tejido industrial regional" y proporcionar 20 años de vida soñada a 2000 "pocos felices", que son, por cierto, los responsables de tales proyectos.
Lo dramático es que esta movilización internacional a favor del estudio de un nuclear limpio no se realizará. Los proyectos que aparecerán serán proyectos militares, lo más discretos posible. Se podría exclamar:
- ¿Qué! ¿Los científicos quieren o no el bien de la humanidad?
En los desarrollos tecnocientíficos se encuentran tres tipos de sectores.
- El sector militar, donde la motivación es de naturaleza estratégica
- El sector del beneficio. No hace falta hacer un dibujo.
- Los "juguetes para niños ricos" (Megajoule, ITER, etc.)
Creo que los resultados de la Z-machine podrían marcar el comienzo de una nueva era, que iría mucho más allá de la simple producción de energía. Malcom Haines tiene dificultades para explicar por qué esta máquina arroja cuatro veces más energía de la que se le inyecta, mientras que el objeto hiperdenso que se crea es incapaz de proporcionar la más mínima energía de fusión (el hierro es la ceniza absoluta en materia de fusión. Es lo que se acumula en el centro de las estrellas masivas, de las que ya no saben qué hacer).
Entonces... quizás haya algo más, más vertiginoso, que permita en el futuro considerar transmutaciones. Es decir, no solo energía en abundancia, no contaminante, sino también cualquier materia prima, partiendo de la arena de los caminos, del nitrógeno del aire, de cualquier cosa.
Delirio tecnológico, como diría un famoso imbécil? Recuerden:
Sé realista, considera lo imposible
Y lo imposible está a nuestro alcance. Después del resultado de la Z-machine, no estamos a un imposible más.
Me recuerda una frase de Souriau:
El sentido común, que otros llaman utopía...
Si tuviéramos no solo energía en abundancia, sino también materias primas en cantidad ilimitada (que se convertirían entonces en "materias secundarias"), ¿qué pasaría con las estructuras de poder en todas partes? ¿Cómo pretender "poseer riquezas", y gracias a ellas comprar, corromper, dominar, si el concepto de riqueza perdiera súbitamente su sentido?
Limitándose a las posibilidades ofrecidas por "la fusión pura", no contaminante, sin residuos, explotada con fines civiles, sería posible, uniendo los esfuerzos de las naciones, cambiar el destino del planeta, relativamente rápidamente. La esperanza, de repente, tendría derecho a la ciudadanía. Se podría excavar canales, llevar agua a quienes carecen de ella. Se podría desalinizar el agua del mar. Se podrían instalar campos en los desiertos, invernaderos en las extensiones heladas. Se podría transportarse sin contaminar la atmósfera. Todo se volvería posible.
Estoy triste porque tengo miedo de que no se haga. Lo que me preocupa es la ausencia de reacción en la prensa general y en la prensa científica, en los círculos políticos o incluso... entre los ecologistas. Solo los militares se mueven, viendo en estos dispositivos "mini-nukes", verdaderas, no contaminantes, utilizables ( "reliable", dirían los anglosajones, "vendibles" dirían los franceses, legendarios comerciantes de cañones). El poder, el poder, al alcance de la mano, de fusil, de misil...
En lugar de manifestarse en las calles reclamando la "decrecimiento", gritando "no al nuclear", los hombres y las mujeres deberían reclamar que estos estudios sobre la fusión no contaminante sean considerados como una de las más altas prioridades. Sepan, por cierto, que un reactor de este tipo no podría explotar. Y aunque así fuera, dispersaría sus residuos alrededor, es decir... helio. Una idea nueva, extraña, pero cierta.
¿Entenderán la gente? En mi sitio gano mil nuevos lectores al año. Es una pequeña voz. Sé que soy leído por muchas personas, provenientes de los medios más diversos (incluidas las militares, según su propia confesión). No hablo, grito lo mejor que puedo para tratar de romper el manto de silencio que nos ahoga. Grito "las soluciones existen. No desesperen. El futuro no está escrito en ninguna parte. La Apocalipsis, la gran jacquería mundial no son inevitables. Todo depende de nosotros. En lugar de sufrir nuestro destino, nuestro futuro, de repente tenemos el poder de actuar sobre él. La Naturaleza nos ha hecho un fantástico regalo, tomémoslo sin demora, por el amor de Dios!".
¿Seré escuchado? ¿Todo esto no se perderá en el ruido de fondo general?
Leo los correos que he recibido desde que publiqué este dossier. Algunos científicos reaccionan, positivamente. Otros sugieren que se haga un intento en dirección a los políticos-ecologistas para concienciarlos sobre estos problemas. Para ellos sería un giro de 90 grados. La solución a los problemas humanos estaría en el... nuclear. Pero no el que hemos montado hasta ahora. Habría que volverse hacia otro mundo, el de la fusión sin contaminación, sin radiactividad, sin residuos. Me doy cuenta, basándome en los mensajes de sorpresa de muchos lectores, que muchos ignoraban incluso que estas filiales fueran viables. Todo esto constituye una idea completamente nueva para ellos. Es cierto, y recuerden esta frase, que en el experimento de Sandia
Se produjo una temperatura cien veces más alta que en el centro del Sol
y cuatro veces más alta que en el núcleo de nuestras bombas de hidrógeno más potentes --- ----
Señalado por un lector, un buen artículo reciente en Wikipedia
http://fr.wikipedia.org/wiki/Z_machine
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