LTDでパワーアップしたZマシン
ジュリエン・ジェフレイ著
2007年5月21日
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活動と現在の動きは、少なくとも米国では核融合の分野で再び活気づいている。しかし、フランスのZマシン「Sphinx」については話が別だ。DGAは確かにすべてを閉ざしてしまった。この記事を読めば、2007年5月16日の『Les Echos』に掲載されたものであることがわかるだろう。
『Les Echos』2007年5月16日
専門知識
原子力
フランスのZマシンはエネルギー開発を拒否
小さな「Sphinx」。
グラマット研究センター（CEG）で、クェルシー地方に位置するこの施設では、数年前からDGAが、250万アンペアの小さなフランスのZマシン「Sphinx」を運用している。米国の大きな姉妹機械と同様に、これは主に核弾頭の耐性をテストするために使われている。しかし、このマシンは民間の実験には使われず、数年前、グラマットの研究者たちは軍事的な指導機関に、研究の多様化を求める提案をしたが、成功しなかった。『Les Echos』に取材されたCEGは、現在、エネルギー開発に関するプロジェクトは一切ないと断言している。この投資の消極的な姿勢は、専門家たちの懸念を惹き起こしている。「フランスのこの電力技術分野における専門知識は脅かされている」と一人の専門家は述べている。
イギリスでは、帝国理工大学のMagpieという同等の機械（140万アンペア）が、米国の資金で磁場圧縮の研究に積極的に取り組んでいる。このマシンはZマシンの核目標に達するには十分な出力を持っていないが、米国はこの磁場圧縮の研究を補完するために使っている。ロシアもこの研究分野に投資を始めている。
注：「ストリクション（striction）」は「ピンチ（pinch）」のフランス語訳であり、「挟む」ことを意味する。したがって、Zマシンは「Zピンチ」と呼ばれるプラズマ機器の一種に含まれる。このZピンチはすべて「MHD（磁流体力学）」の機械であり、フランスは30年前にこの分野で先進的だったが、1970年代半ばに完全かつ意図的に放棄した。この分野での政府機関の反応のなさには、単なる無知や不作為も含まれている。例えば、軍事的なMHDはフランスでは完全に存在しないが、米国やロシアなどでは活発に研究されている。これは単純な一文でまとめることができる。「他の国ではアクセルを踏み込んでいるのに、フランスではブレーキを踏んでいる」ということだ。
別の注：アラン・ジュペが「環境大臣」として任命された。この立場から、最近多くの環境保護団体の代表が招待された。しかし、これは新しいエネルギー源への積極的な取り組みと不可分である。しかし、ここでは完全な空白である。動機付けや情報、そして専門知識の欠如が見られる。話を元の記事に戻そう。
米国では、最新の「LTDジェネレーター」に関するニュースは非常に魅力的で、予想より早く進展している。サンドヤ研究所は2007年4月24日に次のタイトルのプレスリリースを発表した：
Rapid-fire pulse brings Sandia Z method closer to goal of high-yield fusion reactor
（超高速パルスがサンドヤZ法を高収量核融合反応炉の目標に近づける）
この記事は、このページの下部に完全に翻訳されている。この記事では、Zマシンで実際に利用可能な制御された核融合を可能にする「LTD（Linear Transformer Driver、線形トランスフォーマー駆動装置）」と呼ばれる発電機が紹介されている。LTDはZマシンをよりコンパクトで複雑さを減らすことができ、巨大な水と油の絶縁タンクや、パルスを時間的に調整するために必要な「水線」を不要にする。特に、LTDは0.1Hzの繰り返し発射が可能であり、現在のZマシンは1日1回の発射しかできない。
LTD発電機は実際には驚きではない。なぜなら、フランスのZマシン「Sphinx」はすでに長年LTDを備えているからである。しかし、ここでの新規性はロシアが最新のLTDZモデルで達成した性能である：
ロシアのLTDZ発電機：100ギガワット、100万アンペア、100kV
直径：3メートル、深さ：22センチメートル
LTD発電機を簡単に説明する。これは「ブロック」と呼ばれる部品の集合体で、それぞれは靴箱ほどのサイズで、2つのコンデンサとスイッチを含んでいる。このバージョンでは、これらが並列接続され、円形に配置され、40個の「ブロック」が1つのトロイダルな「キャビティ」を形成する。
LTDZの構成ブロックの断面図
1: 2つのGA 31165コンデンサ（100kV、40nF）、
2: HCEIマルチギャップスイッチ、
3: 出力ノズル、
4: 磁気コア、
5: 絶縁体、
6: 真空または油のキャビティ、
7: 充電キャビティ、
8: カプロラクトンの棒
現在、最も高度なこのロシア版は、シベリアのトムスクにあるHigh Current Electronics Institute（HCEI）でテストされている。ここでは、サンドヤ研究所が4台購入した。米国とロシアがZピンチによる核融合で協力しているという点に注目すべきである。このロシアのLTDは世界最大の出力（100ギガワット）で、100,000ボルトの100万アンペアのパルスを100ナノ秒間発生させることができる（つまり、その持続時間を圧縮する必要がない）。さらに、10秒ごとに発射できるように設計されている。これは、将来的な磁場圧縮による核融合発電所の運転サイクルとして定められたものであり、実際に「2ストローク核融合（圧縮、膨張）」として動作する。
このコンセプトは信頼性が高い。以前のLTDバージョン（20ブロックで100,000ボルトの0.5メガアンペアを生成）は、サンドヤ研究所が11,000回以上の発射を経て検証済みである。トムスクでは、12秒ごとに37,000回以上発射したスイッチが存在する。
これらのキャビティはモジュール式であるため、サンドヤはそれらをドーナツのように重ね、その後、これらのドーナツを増やすことを計画している。これにより、70個の円筒型モジュールが放射状に配置され、それぞれに70個のLTDがコアックスに積み重ねられる。この配置の効率は非常に高い：
各モジュールは20メートルほどの長さで、内部の70個のLTDは直列接続され、電圧を合計する。したがって、出力は100万アンペアと700万ボルトになる。その後、70個のモジュールを並列接続し、電流を合計することで、最終的に7000万アンペアと700万ボルトの出力を持つ機械が完成する。
サンドヤの「IFEドライバー」プロジェクト、直径104メートル。
7000万アンペア、700万ボルト、理論的な490テラワット。
各モジュールに70個のLTDが含まれ、合計で392,000個のコンデンサを持つ。
導体のMITL（マグネティックインシュレーテッドトランスミッションライン）を含む不可避的な損失を考慮すると、サンドヤは6000万アンペアと600万ボルトの出力が可能と見込んでいる。これは、ターゲットへの入射前で360テラワットの出力に相当する。
このテストベンチは、図に示されたように、水平に配置される。カーチャフ研究所のロシア人科学者たちは、このモジュールを高さ方向にも積み重ねることを提案した。さらに、球対称配置も考えられる。この分野で研究している科学者の一人は、「まるでメカで遊んでいるようなものだ」と語っている。