샌디아의 Z 마chine의 비밀

샌디아의 Z 기계의 비밀

샌디아의 Z 기계 (뉴멕시코)

오염과 방사능 없이 핵융합:

손에 닿을 만큼 가까운 곳에!

독자로부터 제보된, 최근의 위키백과 기사

http://fr.wikipedia.org/wiki/Z_machine

2006년 5월 26일

****5월 30일: 민간 부문에서의 반응 부재

이 문제를 다시 살펴봐야 합니다. 프랑스에서는 소식이 거의 없었으며, '사이언스 앤 뷰'와 '사이언스 앤 아비외르'에서 몇 줄을 제외하고는 거의 언급되지 않았습니다. 최초의 발단은 http://www.futura-sciences.com 사이트에서 시작되었습니다. 대중 언론에서는 완전히 침묵했습니다. '모드 데 루 생스'에서는 아무것도 보도되지 않았습니다.

이 사실들을 원천에서 다시 살펴보겠습니다. 구글에서 다음을 검색하세요:

deeney z machine

크리스 디니는 30년 전에 제로ลด 요나스가 시작한 연구를 바탕으로 샌디아(뉴멕시코)에서 실험을 이끌고 있습니다(전자 빔을 통한 핵융합, 1979년 1월 '푸르 라 사이언스' 참조). 이 검색을 통해 여러 자료를 찾을 수 있지만, 가장 신뢰할 수 있는 것은 샌디아 실험실 커뮤니케이션 부서에서 처음 발표한 정보에 바로 접근하는 것입니다. 다음 주소에서 이 정보를 공개한 샌디아 커뮤니케이션 부서의 보도자료로 연결됩니다:

http://www.sandia.gov/news-center/news-releases/index.html

이제 다음을 확인할 수 있습니다:

시간은 각 요소 내에서의 전파 시간을 나타내며, 각 요소는 그 자체로 하위 요소들로 구성되어 있으며, 그 특성(전파 시간, 임피던스)은 관련된 작은 표에 기재되어 있습니다. 방전기(스파크)는 레이저로 촉발되기도 하고(도면의 ls 방전기), 자동 촉발되며 물 속에 있기도 합니다(도면의 ws 방전기). 도면 전체(마르크스 발전기에서 부하까지)에 걸쳐 요소들 아래에 위치한 표는 각 요소의 용량과 등가 인덕턴스를 제공합니다.

Z 기계의 자기 격리선

마르크스 발전기는 11.4메가줄의 전기 에너지를 저장하고, 4.5메가줄을 물선을 통한 다단계 압축을 통해 105나노초의 펄스로 압축합니다. 물선의 다단계 압축 단계에서 방전기를 통해 전달된 출력은 물/진공 인터페이스를 통해 자기 격리선에 공급됩니다. 이 인터페이스는 직경이 있으며, 4개의 원뿔(다른 선이 분리된 구조에서 회전 대칭 구조로 전환되는 점에 주목)이 쌓여 있는 자기 격리선으로 연결됩니다.

Z 기계의 일반적인 컨볼루트

이 도면에 표시된 도선들은 A, B, C, D라는 네 단계로 나뉩니다. 도면에 표시된 컨볼루트는 각 단계의 전류를 합산하여 손실을 최소화하려고 합니다.

이제 일반적인 Z-핀치 부하(2cm 길이, 2cm 초기 반경, 4mg 질량)에 대해 10~20메가암페어의 펄스를 105나노초 동안 공급할 수 있습니다. 이 부하에 공급되는 전기 출력은 약 40테라와트에 가깝습니다.

시간은 각 요소 내에서의 전파 시간을 나타내며, 각 요소는 그 자체로 하위 요소들로 구성되어 있으며, 그 특성(전파 시간, 임피던스)은 관련된 작은 표에 기재되어 있습니다. 방전기(스파크)는 레이저로 촉발되기도 하고(도면의 ls 방전기), 자동 촉발되며 물 속에 있기도 합니다(도면의 ws 방전기). 도면 전체(마르크스 발전기에서 부하까지)에 걸쳐 요소들 아래에 위치한 표는 각 요소의 용량과 등가 인덕턴스를 제공합니다.

Z 기계의 자기 격리선

마르크스 발전기는 11.4메가줄의 전기 에너지를 저장하고, 4.5메가줄을 물선을 통한 다단계 압축을 통해 105나노초의 펄스로 압축합니다. 물선의 다단계 압축 단계에서 방전기를 통해 전달된 출력은 물/진공 인터페이스를 통해 자기 격리선에 공급됩니다. 이 인터페이스는 직경이 있으며, 4개의 원뿔(다른 선이 분리된 구조에서 회전 대칭 구조로 전환되는 점에 주목)이 쌓여 있는 자기 격리선으로 연결됩니다.

Z 기계의 일반적인 컨볼루트

이 도면에 표시된 도선들은 A, B, C, D라는 네 단계로 나뉩니다. 도면에 표시된 컨볼루트는 각 단계의 전류를 합산하여 손실을 최소화하려고 합니다.

이제 일반적인 Z-핀치 부하(2cm 길이, 2cm 초기 반경, 4mg 질량)에 대해 10~20메가암페어의 펄스를 105나노초 동안 공급할 수 있습니다. 이 부하에 공급되는 전기 출력은 약 40테라와트에 가깝습니다.

진단을 위해 네온 세포의 빠른 이온화를 기반으로 합니다:

네, 맞습니다. 'billion'은 '십억'을 의미합니다. 직접 조사해 보세요. 샌디아의 여러 보도자료를 찾을 수 있습니다. 지금까지는 별로 중요한 일이 없었습니다. 온도는 천천히 상승하고 있었습니다. 다음 논문에서:

http://www.sandia.gov/LabNews/LN06-04-99/zmachine_story.html

1999년 6월 4일자에 다음과 같이 적혀 있습니다:

샌디아 연구원 크리스 디니(1644), 크리스틴 커버데일(15344), 비ctor 하퍼-슬라보스제비치(15344)는 지난 달 세계에서 가장 강력한 엑스선 원천을 사용하여 핵폭발 근처에서 발생할 수 있는 반응을 모방하는 실험을 통해 재료에 대한 방사선 영향을 테스트했습니다.

샌디아 연구원 크리스 디니(1644), 크리스틴 커버데일(15344), 비ctor 하퍼-슬라보스제비치(15344)는 지난 달 세계에서 가장 강력한 엑스선 원천을 사용하여 핵폭발 근처에서 발생할 수 있는 반응을 모방하는 실험을 통해 재료에 대한 방사선 영향을 테스트했습니다.

즉, 샌디아의 실험은 핵폭발에서 발생하는 엑스선 방출을 모방하기 위한 것입니다. 이 시점에서 이 실험은 단순히 '엑스선 원천'일 뿐입니다.

실험 도중 Z 기계는 4.8keV(킬로전자볼트, 엑스선의 색상 스펙트럼을 측정하는 단위)에서 100킬로줄 이상의 엑스선을 생성했습니다(킬로줄은 에너지 방출량을 측정하는 단위). 이 양의 에너지는 무기 효과 실험에 중요한 능력을 제공합니다. 이 엑스선 에너지에서 다른 원천은 10킬로줄만 생성했습니다.

"우리가 이 중요한 지점을 달성했다는 사실에 매우 기쁩니다," 크리스는 말합니다. "지하 시험의 제한으로 인해 시험 능력이 제한되었지만, Z-핀치를 통해 이전에 달성한 것보다 '진짜'에 가까운 결과를 얻었습니다."

크리스, 크리스틴, 비ctor는 마크 헤데만, 빌 바렛, 브래트 베데옥스(모두 15344)와 함께 Z 기계와 다른 원천을 사용하여 방사선에 노출되었을 때 재료(이 경우 중성자 발생기 후보 재료)가 어떻게 반응하는지 확인하고 있습니다. 핵무기가 폭발할 때, 높은 수준의 방사선이 발생하며, 이는 근처와 멀리 있는 시스템 모두에 실패를 초래할 수 있습니다. 실패를 방지하기 위해 샌디아가 설계하고 제작한 무기 부품과 하위 시스템은 임무 필요에 따라 결정된 방사선 수준에서 인증되어야 합니다. 높은 방사선 선량과 선량률에서 재료를 테스트하고 고급 컴퓨터 계산을 결합하는 것은 무기 부품의 재료 선택에 있어 중요한 단계입니다.

Z 기계 실험에서 얻은 정보는 컴퓨터 모델링을 검증하는 데 사용됩니다. 크리스는 컴퓨터 모델링이 가속화된 전략적 컴퓨팅 이니셔티브(ASCI) 프로그램을 통해 구성 요소 인증에 점점 더 의존하고 있다고 말합니다. 적절한 시험 환경이 항상 제공되지 않기 때문입니다.

"우리의 발견이 동일한 사건에 대한 컴퓨터 모델링과 비슷하다면, 모델링이 올바른 방향으로 가고 있다는 의미이며, 우리가 시험할 수 없는 범위에 대해 모델이 말하는 내용에 대해 더 확신을 가질 수 있습니다," 크리스는 말합니다.

1992년 미국에서 전면 핵실험을 중단한 이후 과학자들은 실제로 폭발시키지 않고도 무기의 신뢰성을 검증하는 새로운 방법을 개발해 왔습니다. 샌디아의 사턴과 Z와 같은 지상 시뮬레이터에서 일하는 과학자들은 재료와 부품을 테스트할 수 있는 엑스선 원천을 개발해 왔습니다. 특히 강력한 Z 기계는 이전에 불가능했던 더 현실적인 물리적 범위에서 실험을 가능하게 했습니다.

최근 실험은 샌디아 내부뿐만 아니라 핵무기 공동체 전체의 협력 effort였습니다. 크리스는 Z에서의 엑스선 원천 개발 실험은 국방 위협 감축 기구(DTRA)의 랄프 샌더스가 후원하여 핵무기 공동체 내에서 독특한 시험 능력을 강화하기 위한 것이며, 특히 국방부 관심 분야에 중점을 두고 있습니다. 비ctor 하퍼-슬라보스제비치와 빌 바렛은 이 원천 개발을 활용하여 샌디아의 구성 요소 개발 및 인증 프로그램을 위한 데이터를 수집했습니다.

Z 기계는 커패시터로 구성된 펄스 전력 가속기로, 큰 배터리처럼 분당 이상의 시간 동안 전기를 충전합니다. 전기는 1000억 분의 1초 안에 방출되어 50조와트, 1800만 암페어의 펄스를 생성합니다. 이 펄스는 전선 배열(부하)에 집중되어 플라즈마를 생성합니다. 이 플라즈마는 'Z-핀치'라고 알려진 방식으로 축에 붕괴되며 엑스선을 방출합니다.

크리스틴은 Z 기계에서 최신 테스트를 통해 '중첩된' 전선 기술을 사용한 또 다른 중요한 성과를 달성했다고 말합니다.

이 기술은 메리사 도글라스(1644)와 미국 해군 연구소 및 프랑스의 다른 사람들에 의해 이론적으로 개발되었습니다.

이전 실험에서는 타이타늄 전선 배열을 사용했으며, 최대 160개의 타이타늄 전선 배열을 사용했습니다. 이번에는 96140개의 전선 배열 내부에 4870개의 타이타늄 전선 배열을 중첩하여, 전선이 축에 붕괴될 때 더 안정성을 제공했습니다. 이 안정성 향상은 Z-핀치의 품질을 개선하고 방출되는 방사선의 유용성을 높입니다.

중첩된 전선 배열은 Z에서 이전에 � tungsten 전선으로 성공적으로 사용된 적이 있지만, 이번에는 타이타늄을 사용했습니다. 이 실험들은 관성적 핵융합 프로그램을 지원하기 위해 수백 테라와트의 엑스선을 생성했습니다. 크리스와 크리스틴은 방사선 테스트 실험에서 타이타늄을 사용한 것은 더 높은 전력과 더 높은 에너지의 엑스선 원천을 제공하기 때문입니다.

이 실험의 일부로 중성자 발생기 후보 재료가 원천에서 다양한 거리(보통 1.5피트에서 4피트)에 배치되었습니다. 엑스선 폭발 후 각 거리에서 발생한 스트레스를 진단하여 재료의 변화를 확인함으로써 방사선의 영향을 확인할 수 있습니다.

"우리는 재료에 손상이 있는지, 방사선이 손상을 유발하는지, 어떤 종류의 손상인지 확인하고자 합니다. 예를 들어, 재료가 벗겨지거나 균열이 생기거나 부서지는지 확인하고자 합니다," 크리스틴은 말합니다. "Z 기계에서의 시험은 고방사선 노출에 견딜 수 있는 재료를 이해하는 데 매우 유용한 도구를 제공합니다."

샌디아의 크리스 디니, 크리스틴 커버데일, 비ctor 하퍼-슬라보스제비치는 지난 달 세계에서 가장 강력한 엑스선 원천을 사용하여 핵폭발 근처에서 발생할 수 있는 반응을 모방하는 실험을 통해 재료에 대한 방사선 영향을 테스트함으로써 Z 기계의 한계를 새로운 수준으로 끌어올렸습니다.

이 실험 중 Z 기계는 4.8keV에서 100킬로줄 이상의 에너지를 방출했습니다(킬로줄은 에너지 방출량을 측정하는 단위).

논평자는 이 실험의 "단순한 엑스선 원천"이라는 측면에 주목합니다.

이 양의 에너지는 의미가 큽니다. 실제로 이 원천은 100킬로줄을 방출했지만, 이전에는 10킬로줄만 생성했습니다.

디니는 "매우 흥분된다"고 말하며, "이 실험이 지하 핵시험에서 발생하는 유량에 가까워지고 있다"고 말합니다. 이 글은 방사선에 노출된 재료의 내구성을 테스트하는 것이 왜 중요한지 설명합니다. 모두가 컴퓨터 시뮬레이션과 실험이 일치함을 기뻐하며, "따라가야 할 길이 올바르다"고 말합니다. 이 프로그램은 1992년부터 시작되었습니다. 아래에서는 1999년 '푸르 라 사이언스'의 논문에서 미국의 하리 다이아몬드 실험실(워싱턴 근처)에서 개발된 첫 번째 시스템의 사진을 찾을 수 있습니다. 이 시스템은 대기 방어 미사일의 폭발에서 발생하는 방사선에 대한 탄도 미사일의 내구성을 테스트하기 위해 개발되었습니다.

이 글은 Z 기계가 커패시터 시스템에 기반하고 있으며, 분당 이상의 시간 동안 전기를 충전한다고 설명합니다. 전기는 100나노초(1마이크로초의 10분의 1) 안에 방출되어 50테라와트, 1800만 암페어의 전력 펄스를 생성합니다. 이 펄스는 전선 배열(부하)에 전달되어 플라즈마를 생성합니다. 이 플라즈마는 'Z-핀치'라고 알려진 방식으로 축에 붕괴되며 엑스선을 방출합니다.

빨간 글씨를 다시 보세요:

이 기술은 이론적으로 미국 해군 연구소와 프랑스의 메리사 도글라스와 그 동료들이 개발했습니다.

처음에는 타이타늄 전선 배열을 최대 160개로 사용했습니다. 이후 두 개의 배열을 중첩하여 축에 붕괴될 때 더 안정성을 제공하는 시스템으로 전환했습니다.

(더 자세한 내용은 아래 참조)

이 새로운 시스템(중첩 배열)은 여러 개의 전선을 원통형 표면에 배열하여 중심에 배치된 구조로, Z-핀치 기계의 효율성을 높입니다.

이러한 전선 배열은 이전에 텅스텐 전선으로 성공적으로 사용되었지만, 이번에는 타이타늄을 사용했습니다. 이 실험들은 관성적 핵융합 프로그램을 지원하기 위해 수백 테라와트의 엑스선을 생성했습니다. 크리스와 크리스틴은 방사선 테스트 실험에서 타이타늄을 사용한 것은 더 높은 전력과 더 높은 에너지의 엑스선 원천을 제공하기 때문입니다.

이 실험의 일부로 중성자 발생기 후보 재료가 원천에서 다양한 거리(보통 1.5피트에서 4피트)에 배치되었습니다. 엑스선 폭발 후 각 거리에서 발생한 스트레스를 진단하고 재료를 분석함으로써 방사선의 영향을 확인할 수 있습니다.

따라서 실험의 목적은 핵무기의 내구성을 방사선에 대한 시험을 통해 확인하는 것입니다.

특히 재료에 발생한 손상과 손상 유형을 확인하고자