Spiegazioni
20 giugno 2006.
Ultimo aggiornamento: 14 luglio 2006 (in fondo)
21 giugno 2006: post sul forum Agoravox, edizione del 19 giugno. Titolo:
"2 miliardi di gradi. L'umanità scopre il fuoco assoluto e tutti se ne fregano". 128 reazioni
Dopo aver dato un'occhiata al forum Agoravox.fr, mi sono reso conto che, sebbene alcuni sembrassero aver compreso l'importanza del traguardo raggiunto a maggio 2005 al laboratorio Sandia sulla Z-Machine, altri avevano ancora un'idea piuttosto confusa dell'intera questione, probabilmente perché non mi sono spiegato abbastanza chiaramente. Risponderò quindi qui alle domande emerse dal forum o alle osservazioni errate, in ordine sparso, dal ricordo:
Osservazione di un lettore: Questi due miliardi di gradi non sono affatto eccezionali. Si raggiungono valori molto più elevati nei collider di particelle.
Risposta: Non c'è paragone. È vero che si possono accelerare particelle e farle collidere con una velocità relativa V. Dato che queste particelle hanno una massa m, si può "dedurre una temperatura equivalente". Un lettore mi fa notare che nei collider si riesce a far collidere fino a 200 nuclei. Si può considerare questa popolazione come "un gas"? È discutibile. Ma comunque rimane estremamente rarefatta rispetto a un plasma, e a maggior ragione rispetto a un plasma denso come quello creato nella Z-machine.
In generale, non si possono trarre conclusioni sulla fisica dei plasmi ultra-densi della "fusione inerziale" da ragionamenti validi nella "fisica delle alte energie", che riguardano ambienti estremamente rarefatti.
Osservo che alcuni lettori continuano a non capire bene il concetto di "confinamento inerziale". Gli atomi sono stretti gli uni contro gli altri per "un certo periodo di tempo". Se le condizioni sono tali che il libero cammino medio delle reazioni (in questo caso di fusione) è piccolo rispetto al tempo in cui il mezzo rimane confinato, allora la reazione (fusione) avviene.
Una bomba H funziona con confinamento inerziale. Il litio-Idrogeno viene compresso e rimane "confinato" per un tempo sufficiente affinché si verifichino le reazioni di fusione. Nei dispositivi nucleari questo tempo si misura in decine di nanosecondi.
Osservazione di un lettore: Ottenere due miliardi di gradi è molto bello, ma bisogna riuscire a mantenerli! Ricordo che è proprio questo il problema nei tokamak e nelle macchine come ITER, che "hanno ancora molti bei giorni davanti".
Risposta: Nella "fusione inerziale", il confinamento è proprio dovuto all'inertialità e dura solo un tempo estremamente breve. Ma è sufficiente perché avvengano le reazioni di fusione. Una bomba H è un sistema a confinamento inerziale in cui l'idruro di litio viene improvvisamente compresso dalla pressione di radiazione generata dall'esplosione di una bomba A (sotto forma di raggi X). In modo più semplice, anche una bomba A funziona per confinamento inerziale. Una sfera cava di plutonio viene improvvisamente compressa da un esplosivo. E tutto avviene in decine di nanosecondi. E funziona anche con "solo" 500 milioni di gradi. Se si ponesse un ago di idruro di litio sull'asse del "liner a fili" della Z-machine, con due miliardi di gradi penso che la fusione sarebbe istantanea. Penso che gli americani si siano affrettati a effettuare l'esperimento, ma non l'hanno annunciato pubblicamente, data la rilevanza "difensiva". Questo spiegherebbe anche la decisione del Congresso USA di sostituire le 6000 testate americane con "nuove bombe".
Al contrario, al centro del Sole, dove la temperatura è di soli 20 milioni di gradi, la fusione avviene lentamente.
Il famoso "criterio di Lawson" si ottiene semplicemente esprimendo che durante il tempo in cui la temperatura è raggiunta, le reazioni di fusione hanno il tempo di verificarsi. È una questione di "sezione d'urto efficace". In un tokamak come ITER, la fusione è ovviamente lenta (altrimenti la macchina... esploderebbe come una bomba).
Il motore a scoppio è un'ottima immagine di una reazione a confinamento inerziale. La combustione è estremamente rapida e avviene durante il breve periodo di temperatura elevata (alla fine della compressione in un motore diesel). Così, il paragone tra ITER e la macchina a vapore non è poi così stupido come sembra. Nella macchina a vapore il calore viene fornito in continuo, in una caldaia. In un motore detto "a scoppio", invece, il calore viene fornito per impulsi, in tempi estremamente brevi.
Osservazione di un lettore: Non vedo come si possa trasformare una Z-machine in un generatore di elettricità. Bisogna ricomporre tutto ogni volta, no?
Risposta: I primi cannoni non si caricavano dalla bocca. Bisognava mettere la polvere, la stoppa, il proiettile. Era... lento. In una mitragliatrice o in un cannone a tiro rapido è... molto più veloce, perché nel frattempo si è inventata la cartuccia. Immaginate quindi delle "cartucce" costituite da insiemi di elettrodi a forma di disco, liner a fili (la "gabbia per uccelli") e bersaglio in idruro di litio (armato, è un metallo morbido), disposti lungo l'asse. Immaginate di inserire queste cartucce nella macchina a ritmo rapido.
L'idea è di un lettore non scientifico!
Osservazione di un lettore: Non vedo come si possa trasformare una Z-machine in una bomba. È pesante, ingombrante.
Risposta: Rileggete i miei articoli. La Z-machine eroga 20 milioni di ampere in una frazione di microsecondo (0,1 µs). Ma il generatore a disco russo eroga 35 milioni di ampere in una frazione di microsecondo ed è un dispositivo esplosivo, con un peso dell'ordine di centinaia di chilogrammi. Sul mio sito il lettore troverà come pezzi di meccano tutti gli elementi per costruire una bomba a idruro di litio a "fusione pura", collegando sistemi magneto-pirotecnici (alla russa). Se questa fusione è stata ottenuta a Sandia (e sono convinto che sia così), allora sono proprio su questi sistemi che le squadre di Los Alamos e Livermore (vedi articolo del Los Angeles Times) hanno lavorato giorno e notte per un anno.
Osservazione di un lettore: Bisogna aspettare che questo risultato, questi due miliardi di gradi, sia confermato da altre squadre.
Risposta: Al momento, questo generatore elettrico impulsivo, poiché la macchina di Sandia è soprattutto questo, eroga 20 milioni di ampere in 0,1 µs. È l'unico dispositivo in grado di farlo. Il generatore del centro di ricerca militare di Gramat (Francia, Lot) eroga 2,5 milioni di ampere, anch'esso in regime sub-microsecondo. Il generatore inglese Magpie eroga 1,4 milioni di ampere. I russi potrebbero non avere ancora un equivalente della Z-machine, ma non ci vorrà molto.
Finora non si era ritenuto necessario raggiungere correnti più elevate, perché queste macchine erano concepite come sorgenti di raggi X con temperature finali di compressione di alcuni milioni di gradi (2 milioni di gradi a Sandia qualche anno fa, nel 1999, credo).
Comunque, una macchina come la Z-Machine di Sandia costa 100 milioni di dollari, un centesimo di ITER (10 miliardi di dollari e probabilmente di più in futuro). Logico che si dovrebbe metterla in piedi immediatamente. Bavay, nella sua tesi (vedi sul mio sito), aveva raccomandato 60 milioni di ampere in 100 nanosecondi. I francesi hanno ampiamente le competenze per costruirla in meno di un anno. Credetemi, "altre squadre si stanno organizzando", ma molto probabilmente...