O mistério da máquina Z da Sandia
A máquina Z da Sandia (Novo México)
Fusão sem poluição nem radioatividade:
à reach do alcance!
| Como me lembra um leitor, obcecados pela reação de fusão dos dois isótopos do hidrogênio pesado, que são o deutério e o trítio, poucas pessoas sabem que a temperaturas mais altas existem reações de fusão (lítio-hidrogênio a 500 milhões de graus e boro-hidrogênio a um bilhão de graus) que, produzindo apenas hélio, não geram nenhuma radioatividade ou resíduos! Com a máquina Z (dois bilhões de graus), essas temperaturas foram muito amplamente superadas |
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| Como me lembra um leitor, obcecados pela reação de fusão dos dois isótopos do hidrogênio pesado, que são o deutério e o trítio, poucas pessoas sabem que a temperaturas mais altas existem reações de fusão (lítio-hidrogênio a 500 milhões de graus e boro-hidrogênio a um bilhão de graus) que, produzindo apenas hélio, não geram nenhuma radioatividade ou resíduos! Com a máquina Z (dois bilhões de graus), essas temperaturas foram muito amplamente superadas |
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Sinalizado por um leitor, um bom artigo, recente, na Wikipedia
http://fr.wikipedia.org/wiki/Z_machin
26 de maio de 2006
****30
maio: a ausência de reação no setor civil
É necessário reexaminar toda essa questão. Na França, os ecos foram quase inexistentes, exceto algumas linhas em Science et Vie e Science et Avenir. O início foi dado no site http://www.futura-sciences.com. Silêncio total na grande mídia. Nada em "le Monde des Sciences".
Reexaminemos os fatos desde a fonte. No Google, digite:
deeney z machine
Chris Deney é o responsável pela operação montada em Sandia (Novo México) após trabalhos iniciados por Gerold Yonas há mais de trinta anos (fusão por feixes de elétrons, ver Pour la science, edição de janeiro de 1979). Com esse Google, você encontrará diferentes coisas, mas a mais confiável é direcionar imediatamente para as informações iniciais fornecidas pelo serviço de comunicação dos laboratórios da Sandia. Você encontrará o fio que leva a essa divulgação de informação proveniente do serviço de comunicação da Sandia no endereço abaixo:
http://www.sandia.gov/news-center/news-releases/index.html
Isso nos leva a isso:
Os tempos representam os tempos de trânsito nos diferentes elementos, que por sua vez são compostos por sub-elementos cujas características (tempo de trânsito, impedância) são dadas nas pequenas tabelas associadas. Os disjuntores são acionados por laser (disjuntor ls do esquema), ou auto-acionados e na água (disjuntores a água ws do esquema). A tabela estendendo-se ao longo do esquema (dos geradores de MARX à carga) abaixo dos elementos das linhas fornece suas capacidades e indutâncias equivalentes.
Linhas sob isolamento magnético da Z
Os geradores de Marx armazenam
11,4 megajoules
de energia elétrica, e fornecem
4,5 megajoules
à saída de um conjunto de linhas de água que comprime o pulso de (tempo de descarga de um capacitor) em um pulso de
105 nanossegundos
. A saída do estágio formado por linhas de água em cascata, separadas por disjuntores alimenta linhas sob isolamento magnético através de uma interface água/vácuo. Essa interface, de diâmetro, desemboca em quatro cones (notar ao passo a transição de linhas descontínuas em uma geometria de simetria de revolução) empilhadas, linhas sob isolamento magnético.
Convolute habitual da Z
Essas linhas instrumentadas definem quatro níveis, chamados A, B, C, D. Uma convolute, representada na figura acima, permite então somar as correntes dos diferentes níveis, tentando minimizar as perdas.
A carga pode então ser alimentada por um pulso de 10 a 20 megaampères para uma carga típica Z-pinch (ou seja, de 2 cm de comprimento, 2 cm de raio inicial com uma massa de 4 mg), com duração de 105 nanossegundos. A potência elétrica fornecida é próxima de 40 terawatts para uma carga como essa.
Os tempos representam os tempos de trânsito nos diferentes elementos, que por sua vez são compostos por sub-elementos cujas características (tempo de trânsito, impedância) são dadas nas pequenas tabelas associadas. Os disjuntores são acionados por laser (disjuntor ls do esquema), ou auto-acionados e na água (disjuntores a água ws do esquema). A tabela estendendo-se ao longo do esquema (dos geradores de MARX à carga) abaixo dos elementos das linhas fornece suas capacidades e indutâncias equivalentes.
Linhas sob isolamento magnético da Z
Os geradores de Marx armazenam
11,4 megajoules
de energia elétrica, e fornecem
4,5 megajoules
à saída de um conjunto de linhas de água que comprime o pulso de (tempo de descarga de um capacitor) em um pulso de
105 nanossegundos
. A saída do estágio formado por linhas de água em cascata, separadas por disjuntores alimenta linhas sob isolamento magnético através de uma interface água/vácuo. Essa interface, de diâmetro, desemboca em quatro cones (notar ao passo a transição de linhas descontínuas em uma geometria de simetria de revolução) empilhadas, linhas sob isolamento magnético.
Convolute habitual da Z
Essas linhas instrumentadas definem quatro níveis, chamados A, B, C, D. Uma convolute, representada na figura acima, permite então somar as correntes dos diferentes níveis, tentando minimizar as perdas.
A carga pode então ser alimentada por um pulso de 10 a 20 megaampères para uma carga típica Z-pinch (ou seja, de 2 cm de comprimento, 2 cm de raio inicial com uma massa de 4 mg), com duração de 105 nanossegundos. A potência elétrica fornecida é próxima de 40 terawatts para uma carga como essa.
Para o diagnóstico, baseia-se na rápida fotoionização de células de néon:
Sim, você leu certo. Bilhão significa milhão. Faça sua própria investigação. Você encontrará uma série de comunicações provenientes dos serviços da Sandia. Até agora, não havia motivo para se preocupar. As temperaturas subiam lentamente. No artigo:
http://www.sandia.gov/LabNews/LN06-04-99/zmachine_story.html
datado de 4 de junho de 1999, lê-se:
Pesquisadores da Sandia Chris Deeney (1644), Christine Coverdale (15344), e Victor Harper-Slaboszewicz (15344) empurraram a máquina Z para novos limites no mês passado, quando usaram a fonte de raios X mais poderosa do mundo para testar os efeitos da radiação em materiais em experimentos projetados
para imitar a resposta que ocorreria perto de uma explosão nuclear
Pesquisadores da Sandia Chris Deeney (1644), Christine Coverdale (15344), e Victor Harper-Slaboszewicz (15344) empurraram a máquina Z para novos limites no mês passado, quando usaram a fonte de raios X mais poderosa do mundo para testar os efeitos da radiação em materiais em experimentos projetados
para imitar a resposta que ocorreria perto de uma explosão nuclear
Claramente, a operação da Sandia é destinada a simular ( "mimic" ) a emissão de raios X de uma explosão nuclear. Nesse estágio, é apenas uma "fonte de raios X"
Durante seus experimentos, a máquina Z gerou mais de 100 kJ de raios X (kJ significa quilojoules, uma medida de energia radiada) a 4,8 keV (keV para quiloeletrons-volt, uma unidade usada para medir o espectro de cores dos raios X). Essa quantidade de energia radiada adiciona significativa capacidade para realizar experimentos de efeitos de armas; outras fontes nessa energia de raios X produziram apenas 10 kJ.
"Estamos animados por ter atingido esse marco", diz Chris. "A perda de testes subterrâneos limitou as capacidades de teste, mas este é o mais próximo do 'real' que já conseguimos com Z-pinches."
Chris, Christine e Victor, trabalhando com Mark Hedemann, Bill Barrett e Brett Bedeaux (todos do 15344), têm usado a máquina Z e outras fontes para determinar como os materiais - nesse caso, materiais candidatos para um gerador de nêutrons - respondem quando expostos a altos níveis de radiação. Quando uma arma nuclear explode, ela produz altos níveis de radiação, que podem causar falhas tanto em sistemas próximos quanto distantes. Para prevenir falhas, os componentes e subsistemas de armas projetados e construídos pela Sandia devem ser certificados em níveis de radiação determinados pela necessidade da missão. Testar materiais em doses e taxas de radiação altas, combinado com cálculos avançados de computador, é um passo importante na seleção de materiais para componentes de armas.
As informações compiladas dos experimentos da máquina Z serão usadas para validar os modelos computacionais. Chris diz que os modelos computacionais estão sendo confiados cada vez mais para a certificação de componentes através do Programa Accelerated Strategic Computing Initiative (ASCI), pois ambientes de teste apropriados nem sempre estão disponíveis.
"Se nossos resultados estiverem próximos aos modelos computacionais do mesmo evento, isso significa que os modelos estão no caminho certo, nos dando mais confiança no que o modelo está nos dizendo para regimes que não podemos testar", diz Chris.
Desde 1992, quando os testes nucleares em larga escala nos Estados Unidos foram interrompidos, os cientistas têm desenvolvido novas formas de verificar a confiabilidade das armas sem detoná-las realmente. Trabalhando em simuladores acima do solo como a Saturn da Sandia e a Z, os cientistas desenvolveram fontes de raios X que podem ser usadas para testar materiais e peças. A poderosa máquina Z, em particular, permitiu testes em um regime físico mais realista do que antes possível.
Esses experimentos recentes foram uma colaboração, não apenas dentro da Sandia, mas dentro da comunidade de armas nucleares, diz Chris. Os experimentos de desenvolvimento de fontes de raios X na Z foram patrocinados por Ralph Schneider da Defense Threat Reduction Agency (DTRA) para melhorar as capacidades únicas de teste dentro da comunidade de armas nucleares, especialmente para áreas de interesse do Departamento de Defesa. Victor Harper-Slaboszewicz e Bill Barrett aproveitaram essa fonte de desenvolvimento para coletar dados para os programas de desenvolvimento e certificação de componentes da Sandia.
A máquina Z é um acelerador de potência pulsada composto por capacitores que, como grandes baterias, são carregados com eletricidade por mais de um minuto. A eletricidade é liberada em 100 bilionésimos de segundo, resultando em um pulso de 50 trilhões de watts, 18 milhões de ampères. Esse pulso converge em uma matriz de fios, chamada carga, criando um plasma. Esse plasma colapsa sobre o eixo, conhecido como "Z-pinch" e emite raios X.
Christine diz que outro marco atingido nesse mais recente teste com a máquina Z foi que os pesquisadores usaram uma técnica de fio "aninhado" para a carga de fio.
Essa técnica foi desenvolvida teoricamente por Melissa Douglas (1644) e outros no Laboratório de Pesquisa Naval e na França.
Em experimentos anteriores usando matrizes de fio de titânio, os pesquisadores sempre testavam com uma única matriz de fio de titânio de até 160 fios. Desta vez, eles aninharam uma segunda matriz de 48 a 70 fios de titânio dentro da primeira matriz de 96 a 140 fios, proporcionando mais estabilidade enquanto os fios colapsavam sobre o eixo. Essa estabilidade adicional melhora a qualidade do Z-pinch e aumenta a utilidade da radiação emitida.
Matrizes de fio aninhadas já foram usadas com sucesso anteriormente na Z, mas apenas com fios de tungstênio. Esses experimentos produziram centenas de terawatts de raios X para apoiar o programa de fusão por confinamento inercial. Chris e Christine usaram titânio em seus experimentos de teste de radiação porque eles fornecem uma fonte de raios X com mais potência e energia.
Como parte desses testes, materiais candidatos para geradores de nêutrons foram colocados a diferentes distâncias da fonte, geralmente de um e meio a quatro pés. Usando diagnósticos para determinar quanta tensão foi produzida em cada distância e examinando os materiais após o pulso de raios X, os pesquisadores podem ver os efeitos da radiação.
"Estamos especificamente procurando danos nos materiais, verificando se a radiação causa danos e o tipo de dano. Por exemplo, queremos saber se o material se desfaz, racha ou se quebra em pedaços", diz Christine. "Testes na máquina Z nos dão uma ferramenta valiosa para descobrir quais materiais sobreviverão a exposições elevadas a radiação."
Os pesquisadores da Sandia Chris Deeney, Christine Coverdale e Victor Harper-Slaboszewicz empurraram a máquina Z para novos limites nos últimos meses, como uma poderosa fonte de raios X destinada a testar a resistência de materiais submetidos a fortes radiações provenientes de explosões nucleares.
Durante esses experimentos, a máquina da Sandia liberou 100 quilojoules de energia a 4,8 keV (quiloeletrons-volt).
O comentarista continua insistindo no aspecto "simples fonte de raios X".
Essa quantidade de energia é significativa. De fato, essa fonte liberou 100 quilojoules, enquanto até então obtinha-se apenas 10 quilojoules.
Deeney diz que está "muito animado", porque "esses experimentos estão começando a se aproximar do fluxo obtido em experimentos nucleares subterrâneos". O texto explica a importância de testar a resistência dos materiais submetidos a esses fortes fluxos de raios X. Todos se alegram em seguida pelo fato de os experimentos confirmarem as simulações feitas por computador e, portanto, "o caminho trilhado estava correto". É especificado que esse programa começou em 1992. Mais abaixo, você encontrará, extraído do artigo da Pour la Science de 1999, a foto do primeiro sistema criado nos EUA, no laboratório militar Harry Diamond, perto de Washington, para testar a resistência das ogivas às radiações emitidas pelas explosões das ogivas antimísseis balísticos.
O texto especifica que a máquina Z é baseada em um sistema de capacitores, que são carregados em um minuto. A energia é então liberada em 100 nanossegundos (um décimo de microssegundo) com uma potência de 50 terawatts e uma intensidade elétrica de 18 milhões de ampères. O pulso é enviado para um sistema de fios, constituindo a carga, que se transforma em plasma, que colapsa ao longo do eixo, constituindo o que é chamado de máquina "Z pinch".
Olhando para o texto em vermelho:
Essa técnica, do ponto de vista teórico, foi desenvolvida por Melissa Douglas e seus colaboradores no Laboratório de Pesquisa Naval Americana
e ... na França ( * ).
Inicialmente, usou-se um arranjo de 160 fios de titânio. Em seguida, passou-se para um segundo sistema com dois dispositivos de fios, concêntricos, proporcionando maior estabilidade durante o colapso ao longo do eixo do sistema (
veja mais adiante
). Esse novo sistema (nested array) com dois conjuntos de fios dispostos sobre uma superfície cilíndrica, dispostos de forma concêntrica, garante uma maior eficiência para essa "Z pinch machine" (onde um plasma é concentrado ao longo do eixo OZ do sistema).
Esse arranjo com vários conjuntos de fios foi anteriormente usado com fios de tungstênio
( a ponto de fusão alto ).
Esses experimentos produziram centenas de terawatts (
suponho que se trate de uma potência de pico
). Esses experimentos se enquadram no programa de confinamento por fusão inercial (
evocação do programa de Yonas iniciado na década de 1970
). . Chris e Christiane usaram o titânio porque esse material pode se comportar como uma poderosa fonte de raios X.
Como elementos desses experimentos, materiais a serem testados, geradores de nêutrons, foram colocados a diferentes distâncias, variando de um pé e meio a quatro pés. Os pesquisadores então procuraram determinar o efeito destrutivo dos raios X produzidos sobre esses dispositivos.
Assim, encontramos a finalidade da operação, criada como fonte de raios X para testar a resistência das ogivas nucleares, diante de sistemas antimísseis.
Especificamente, procuramos observar os danos produzidos nesses dispositivos, bem como o tipo de deterioração sofrida. Por exemplo, queremos saber se esses materiais se desfazem, se fissuram ou se quebram em pedaços.
E Christine acrescenta:
Esses testes com a máquina Z constituem uma ferramenta muito útil para saber como os materiais podem resistir a uma forte exposição a radiações.
( * ) Na França, estudos foram realizados na DAM (Divisão de Aplicações Militares), mas receberam pouca ajuda, pois essa via estava atraindo atenção das duas "catedrais para engenheiros" que são o projeto Megajoule e o projeto ITER.
| O antecessor: o sistema "
| Aurora " fotografado em 1976 no laboratório militar Harry Diamond, perto de Washington. Essa fonte que atingia 20 terawatts na época funcionava sob dez milhões de volts e criava pulsos de duração de 100 nanossegundos. Mas era especificado "que Aurora não era utilizável para a fusão". |
|---|
Agora, volte ao topo da página e leia a notícia divulgada pelos laboratórios Sandia em 8 de março de 2006 . Traduzindo:
http://www.jp-petit.com/science/ couronne_solaire/couronne_solaire.htm** ** ****
LABORATÓRIOS NACIONAIS SANDIA.
Para divulgação imediata.
A máquina Z da Sandia ultrapassou dois bilhões de graus Kelvin
Albuquerque, Novo México. A máquina Z do laboratório Sandia produziu plasmas cuja temperatura ultrapassou dois bilhões de graus Kelvin, uma temperatura mais alta do que a que existe no núcleo das estrelas (
20 milhões de graus no centro do Sol
Essa inesperada emissão de energia, se sua causa pudesse ser explicada e se tudo isso pudesse ser aproveitado, poderia significar que máquinas usando a energia da fusão, mais pequenas e menos caras (
que o problemático ITER
) poderiam um dia produzir tanta energia quanto grandes instalações.
Esse fenômeno também poderia explicar como entidades da astrofísica, como erupções solares, conseguem manter sua temperatura tão alta. (
eu tenho outra explicação:
mas passando
A emissão muito importante de radiação também poderia trazer uma confirmação experimental para validar os códigos destinados a garantir a segurança e o estado dos estoques de armas nucleares, o que era a missão principal da máquina Z (
em outras palavras: o comentarista não parece perceber que a temperatura obtida torna essa máquina Z muito mais do que uma fonte de raios X destinada a testar a "dureza" das ogivas diante de sistemas antimísseis
s ! ).
No início, não acreditaram nisso, diz o chefe do projeto Chris Deeney. Fizeram e refizeram o experimento várias vezes para se certificar de que se tratava de um resultado real e não de um erro.
Esses resultados, registrados por espectrômetros, foram confirmados por simulações numéricas feitas por Apruzese e seus colegas no Laboratório de Pesquisa Naval.
Malcom Haines, bem conhecido por seus trabalhos sobre Z-pinches no Imperial College, comentou esse experimento fornecendo uma explicação possível do fenômeno observado, em um artigo publicado na edição de 24 de fevereiro da Physical Review Letters.
Sandia é um laboratório pertencente à Administração de Segurança Nacional dos Estados Unidos.
O que aconteceu e por quê?
" A energia Z " emitida durante esses experimentos levanta algumas perguntas.
Primeiro, a energia emitida na forma de raios X foi quatro vezes maior que a energia injetada.
Normalmente, quando as reações nucleares estão ausentes, as energias emitidas são inferiores e não superiores à energia total fornecida ao sistema. Há, portanto, uma energia adicional. Mas de onde vem?
Segundo ponto, que não é dos menores: a temperatura dos íons permaneceu após o plasma ter atingido seu estado de compressão máximo. Nesse caso, os íons, tendo perdido toda sua energia cinética e reemitindo essa energia na forma de radiação, a temperatura deveria normalmente diminuir,
a menos que esses íons tenham tido acesso a uma fonte de energia de origem desconhecida.
Normalmente, a máquina da Sandia funciona da seguinte forma: Vinte milhões de ampères passam por um núcleo composto por fios de tungstênio do tamanho de um fio de cabelo. Esse núcleo tem o tamanho de uma bobina de fio. Os fios são imediatamente vaporizados e se transformam em plasma, um conjunto de partículas carregadas eletricamente.
Esse plasma se contrai devido à ação do campo magnético devido a esse forte fluxo de corrente e se encontra comprimido em um objeto com o diâmetro de uma mina de lápis (
segundo o artigo de Haines 1,5 mm
). Essa contração ocorre na velocidade com que um avião ligaria Nova York a San Francisco em alguns segundos (
da ordem de 1000 km/s ou 10
6
m/s . Para um sistema de 1,5 cm de raio, isso corresponde a um tempo de 1,5 10
-8
segundo, ou quinze nanossegundos
)
Nesse momento, os íons e os elétrons não têm onde escapar. Como carros rápidos entrando em colisão com um muro de tijolos, eles param subitamente, liberando sua energia (
cinética
) na forma de raios X que atingem temperaturas de vários milhões de graus, correspondentes às erupções solares.
Ao substituir o tungstênio por aço. Ao passar de um dispositivo composto por fios de tungstênio com aproximadamente 20 mm de diâmetro para um conjunto de fios de aço dispostos a distâncias que variam de 27,5 mm a 40 mm do eixo, a temperatura subiu para dois bilhões de graus. É possível que a explicação esteja relacionada à maior energia cinética adquirida em uma distância maior (
40 mm em vez de 10
).
Optou-se pelo aço para obter medições precisas, por espectroscopia, impossíveis de realizar com tungstênio ).
A explicação sugerida por Malcom Haines é que uma instabilidade MHD não prevista permitiu converter parte da energia magnética em energia térmica, aumentando a temperatura dos íons, no momento em que o plasma "estagna" ao longo do eixo do sistema, com velocidade nula.
Em princípio, o cordão de plasma deveria colapsar totalmente, enquanto sua energia seria dissipada por emissão de raios X. Mas durante um tempo que é aproximadamente de 10 nanossegundos, uma energia de origem desconhecida aumentou a temperatura e a pressão no cordão de plasma, permitindo que ele se opusesse ao efeito compressivo da pressão magnética.
Haines supõe que ocorreriam microturbulências que aumentariam a temperatura dos íons, enquanto estes estão aprisionados pelo efeito da pressão magnética externa. Essas turbulências são comparáveis a "choques" (jolt), os quais, ao se converterem em energia térmica, explicariam o aumento de temperatura observado. O mistura de elétrons e íons seria o local de um fenômeno dissipativo do tipo viscoso, ocorrendo mesmo que esses elementos fossem supostos ter perdido toda a energia (exaustos).
( Eu li o artigo e não posso dizer que achei os argumentos de Haines convincentes )
Até agora, apenas consideramos que o aumento de temperatura observado no plasma seja devido à conversão da energia cinética incidente em energia térmica e não imputável ao efeito de microturbulências MHD.
A máquina Z está instalada em um prédio com forma de camembert, com a forma e tamanho de um antigo ginásio universitário.
Esse trabalho imediatamente deu origem a outros trabalhos, quer na Sandia, quer na Universidade de Reno, no Nevada.
LABORATÓRIOS NACIONAIS SANDIA.
Para divulgação imediata.
A máquina Z da Sandia ultrapassou dois bilhões de graus Kelvin
Albuquerque, Novo México. A máquina Z do laboratório Sandia produziu plasmas cuja temperatura ultrapassou dois bilhões de graus Kelvin, uma temperatura mais alta do que a que existe no núcleo das estrelas (
20 milhões de graus no centro do Sol
)
Essa inesperada emissão de energia, se sua causa pudesse ser explicada e se tudo isso pudesse ser aproveitado, poderia significar que máquinas usando a energia da fusão, mais pequenas e menos caras (
que o problemático ITER
) poderiam um dia produzir tanta energia quanto grandes instalações.
Esse fenômeno também poderia explicar como entidades da astrofísica, como erupções solares, conseguem manter sua temperatura tão alta. (
eu tenho outra explicação:
,
mas passando
)
A emissão muito importante de radiação poderia também trazer uma confirmação experimental para validar os códigos destinados a garantir a segurança e o estado dos estoques de armas nucleares, o que era a missão principal da máquina Z (
em outras palavras: o comentarista não parece perceber que a temperatura obtida torna essa máquina Z muito mais do que uma fonte de raios X destinada a testar a "dureza" das ogivas diante de sistemas antimísseis
s ! ).
No início, não acreditaram nisso, diz o chefe do projeto Chris Deeney. Fizeram e refizeram o experimento várias vezes para se certificar de que se tratava de um resultado real e não de um erro.
Esses resultados, registrados por espectrômetros, foram confirmados por simulações numéricas feitas por Apruzese e seus colegas no Laboratório de Pesquisa Naval.
Malcom Haines, bem conhecido por seus trabalhos sobre Z-pinches no Imperial College, comentou esse experimento fornecendo uma explicação possível do fenômeno observado, em um artigo publicado na edição de 24 de fevereiro da Physical Review Letters.
Sandia é um laboratório pertencente à Administração de Segurança Nacional dos Estados Unidos.
O que aconteceu e por quê?
" A energia Z " emitida durante esses experimentos levanta algumas perguntas.
Primeiro, a energia emitida na forma de raios X foi quatro vezes maior que a energia injetada.
Normalmente, quando as reações nucleares estão ausentes, as energias emitidas são inferiores e não superiores à energia total fornecida ao sistema. Há, portanto, uma energia adicional. Mas de onde vem?
Segundo ponto, que não é dos menores: a temperatura dos íons permaneceu após o plasma ter atingido seu estado de compressão máximo. Nesse caso, os íons, tendo perdido toda sua energia cinética e reemitindo essa energia na forma de radiação, a temperatura deveria normalmente diminuir,
a menos que esses íons tenham tido acesso a uma fonte de energia de origem desconhecida.
Normalmente, a máquina da Sandia funciona da seguinte forma: Vinte milhões de ampères passam por um núcleo composto por fios de tungstênio do tamanho de um fio de cabelo. Esse núcleo tem o tamanho de uma bobina de fio. Os fios são imediatamente vaporizados e se transformam em plasma, um conjunto de partículas carregadas eletricamente.
Esse plasma se contrai devido à ação do campo magnético devido a esse forte fluxo de corrente e se encontra comprimido em um objeto com o diâmetro de uma mina de lápis (
segundo o artigo de Haines 1,5 mm
). Essa contração ocorre na velocidade com que um avião ligaria Nova York a San Francisco em alguns segundos (
da ordem de 1000 km/s ou 10
6
m/s . Para um sistema de 1,5 cm de raio, isso corresponde a um tempo de 1,5 10
-8
segundo, ou quinze nanossegundos
)
Nesse momento, os íons e os elétrons não têm onde escapar. Como carros rápidos entrando em colisão com um muro de tijolos, eles param subitamente, liberando sua energia (
cinética
) na forma de raios X que atingem temperaturas de vários milhões de graus, correspondentes às erupções solares.
Ao substituir o tungstênio por aço. Ao passar de um dispositivo composto por fios de tungstênio com aproximadamente 20 mm de diâmetro para um conjunto de fios de aço dispostos a distâncias que variam de 27,5 mm a 40 mm do eixo, a temperatura subiu para dois bilhões de graus. É possível que a explicação esteja relacionada à maior energia cinética adquirida em uma distância maior (
40 mm em vez de 10
).
Optou-se pelo aço para obter medições precisas, por espectroscopia, impossíveis de realizar com tungstênio ).
A explicação sugerida por Malcom Haines é que uma instabilidade MHD não prevista permitiu converter parte da energia magnética em energia térmica, aumentando a temperatura dos íons, no momento em que o plasma "estagna" ao longo do eixo do sistema, com velocidade nula.
Em princípio, o cordão de plasma deveria colapsar totalmente, enquanto sua energia seria dissipada por emissão de raios X. Mas durante um tempo que é aproximadamente de 10 nanossegundos, uma energia de origem desconhecida aumentou a temperatura e a pressão no cordão de plasma, permitindo que ele se opusesse ao efeito compressivo da pressão magnética.
Haines supõe que ocorreriam microturbulências que aumentariam a temperatura dos íons, enquanto estes estão aprisionados pelo efeito da pressão magnética externa. Essas turbulências são comparáveis a "choques" (jolt), os quais, ao se converterem em energia térmica, explicariam o aumento de temperatura observado. O mistura de elétrons e íons seria o local de um fenômeno dissipativo do tipo viscoso, ocorrendo mesmo que esses elementos fossem supostos ter perdido toda a energia (exaustos).
( Eu li o artigo e não posso dizer que achei os argumentos de Haines convincentes )
Até agora, apenas consideramos que o aumento de temperatura observado no plasma seja devido à conversão da energia cinética incidente em energia térmica e não imputável ao efeito de microturbulências MHD.
A máquina Z está instalada em um prédio com forma de camembert, com a forma e tamanho de um antigo ginásio universitário.
Este trabalho imediatamente gerou outros trabalhos, seja em Sandia ou na Universidade de Reno, no Nevada.
No caminho, aqui está a primeira página do artigo de Malcom Haines:
Malcom Haines (ele não parece ter mudado desde 1967)
Embora não seja correto e normalmente seria necessário pagar 25 dólares (o que eu fiz) para baixar as quatro páginas deste pdf, dada a importância excepcional deste resultado, decidi colocá-lo disponível para download no meu site.
Artigo de Malcom Haines, em pdf
O artigo indica como a temperatura pode ser deduzida da análise dos espectros emitidos pelo aço inoxidável. Trata-se, portanto, de um resultado confiável e não de um artefato. De qualquer forma, o artigo foi submetido à Physical Review Letters em 13 de maio de 2005, revisado em outubro e publicado em 24 de fevereiro de 2006. Assim, entre a primeira submissão do artigo e sua publicação, passaram-se dez meses. Não se trata, portanto, de uma informação lançada de forma apressada. Eu também entrei em contato com Gerold Yonas, com quem havia feito a conhecida em Sandia em 1976. Na época, ele havia construído esta instalação cujo objetivo era a fusão por feixes de elétrons. A instalação tinha então o tamanho de um ovo de pombos. Mas Gerold, por sua própria admisão, tinha problemas de focalização:
A primeira instalação de Gerold Yonas, Sandia, 1976
Pode-se ver que ele já era especialista em manipulação de grandes correntes e potências. Não há vistas gerais da "Z-machine". A potência elétrica é transportada por condutores imersos em um tanque (como na imagem acima). A água serve como dielétrico. Quando a máquina funciona, ocorrem curtos-circuitos muito espectaculares entre as diferentes peças metálicas emergindo da água, e isso dá isto:
Os curtos-circuitos ocorrendo na superfície da Z-machine, entre peças metálicas emergidas
Aqui está uma imagem de uma alvo composta por fios metálicos.
O dispositivo com fios metálicos
A seguir, alguns desenhos que ajudam a compreender o princípio deste compressor de plasma.
A Z-machine
Cada fio produz um campo magnético que atua nos fios vizinhos através da força de Laplace I x B. O resultado é que todos estes fios tendem a se reunir ao longo do eixo do sistema. A corrente intensa que os percorre os volatiliza, transformando-os em cordões de plasma. Na operação, 30% do metal se dispersa, gerando uma nuvem metálica que constituirá uma espécie de "rastro" quando estes cordões de plasma metálico se fundirem formando um objeto com a forma de um cilindro oco, em implosão ao longo do seu eixo. A estrutura com fios permite criar uma boa axisimetria inicial e, com base nos resultados obtidos, esta se mantém até o estágio final, até a formação de um fino cordão de plasma hiper-quente, com 1,5 mm de diâmetro, disposto ao longo do eixo.
Mas, na verdade, a máquina não se comportou como esperado. Seus criadores esperavam apenas que fosse um gerador de raios X de alta potência, para poder testar a resistência das ogivas nucleares contra armas antimísseis. Entre estas, a mais simples consiste em enviar, contra as ogivas nucleares em fase de entrada dos mísseis antimísseis carregando uma carga nuclear. Durante a explosão, a maior parte da energia é emitida na forma de raios X. Em uma bomba A explodindo perto do solo, são estes raios X que criam a bola de fogo. A expansão violenta desta massa de gás aquecido a alta temperatura provoca a emissão de uma onda de choque destrutiva. Se a explosão ocorrer na atmosfera muito alta ou no espaço vazio, os raios X podem danificar as ogivas ou o próprio míssil, destruindo o sistema de guia e pilotagem.
A Z-machine foi, portanto, concebida com esta finalidade, exclusivamente e ninguém previu que ela pudesse um dia desempenhar um papel na corrida para a fusão.
Podemos rastrear a história desta máquina até o salto brusco de maio de 2005, até esta subida brusca a mais de dois bilhões de graus. Antes disso, os pesquisadores se interessavam pela potência produzida, testemunhado por este artigo de 1998 de Melissa Douglas:
http://flux.aps.org/meetings/YR99/DPP99/abs/S110002.html
Na Physical Review Letters, 81, 4883 de 1998, Chris Denney relata uma emissão de 1,8 megajoule de radiação X, com pico de 280 terawatts durante 2 nanossegundos.
Eu tive vários e-mails com Yonas, incluindo um datado de ontem. Aqui está este intercâmbio:
De: Jean-Pierre PETIT
Enviado: Sex 5/26/2006 1:23 AM
Para: Yonas, Gerold
Assunto: O que há de novo?
Caro Gerold,
Não há muita resposta na França sobre o último avanço da Sandia. Apenas algumas linhas em revistas populares. Estou tentando me comunicar com Haines. E se tentássemos alimentar a máquina com um gerador de Sakharov (1954), que poderia fornecer 100 milhões de amperes, a energia inicial sendo fornecida por uma explosão? Por acaso, este sistema se torna... uma bomba H sem sistema de fissão. Um gerador de Sakharov, de pequeno tamanho, pode fornecer a energia necessária. Isso está certo?
Se eu estou certo, enfrentamos duas possibilidades
-
Apocalipse de baixo custo
-
Energia para todas as pessoas
Espero que você encontre um quarto de minuto para responder às minhas perguntas.
Jean-Pierre
Resposta de Yonas
Jean Pierre,
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O gerador (explosivo) de Sakharov é muito lento para impulsionar uma implosão estável de alta velocidade. Teria que haver novos métodos de encurtamento de pulso (interruptores), e embora tenha havido muito trabalho ao longo de décadas, nenhum método útil foi encontrado. Os russos fizeram o maior trabalho sobre tais interruptores e talvez possam fazê-lo... algum dia.
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Acredito que o recente trabalho na Z mostrou um aumento de 50% na temperatura em relação aos resultados anteriores. Interessante, mas não tão dramático como o fator que você sugere, e acho que Haines explica bem.
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Não acredito que a fusão ou o fim do mundo estejam próximos, mas talvez em mil anos, mais ou menos.
Atenciosamente, Gerry
De: Jean-Pierre PETIT
Enviado: Sex 5/26/2006 1:23 AM
Para: Yonas, Gerold
Assunto: O que há de novo?
Caro Gerold,
Não há muita resposta na França sobre o último avanço da Sandia. Apenas algumas linhas em revistas populares. Estou tentando me comunicar com Haines. E se tentássemos alimentar a máquina com um gerador de Sakharov (1954), que poderia fornecer 100 milhões de amperes, a energia inicial sendo fornecida por uma explosão? Por acaso, este sistema se torna... uma bomba H sem sistema de fissão. Um gerador de Sakharov, de pequeno tamanho, pode fornecer a energia necessária. Isso está certo?
Se eu estou certo, enfrentamos duas possibilidades
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Apocalipse de baixo custo
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Energia para todas as pessoas
Espero que você encontre um quarto de minuto para responder às minhas perguntas.
Jean-Pierre
Resposta de Yonas
:
Jean Pierre,
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O gerador (explosivo) de Sakharov é muito lento para impulsionar uma implosão estável de alta velocidade. Teria que haver novos métodos de encurtamento de pulso (interruptores), e embora tenha havido muito trabalho ao longo de décadas, nenhum método útil foi encontrado. Os russos fizeram o maior trabalho sobre tais interruptores e talvez possam fazê-lo... algum dia.
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Acredito que o recente trabalho na Z mostrou um aumento de 50% na temperatura em relação aos resultados anteriores. Interessante, mas não tão dramático como o fator que você sugere, e acho que Haines explica bem.
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Não acredito que a fusão ou o fim do mundo estejam próximos, mas talvez em mil anos, mais ou menos.
Atenciosamente, Gerry
Estou um pouco perplexo com esta resposta de Gerold. Se detalharmos seu conteúdo, seria como dizer "bem, alguém obteve dois bilhões de graus e algo mais, e daí? Qual a relação com a fusão?
No entanto, se é necessário 100 milhões de graus para realizar a fusão deutério-trítio (a que visamos no ITER, poluente, criadora de resíduos radioativos, aparentemente instável), com 500 milhões de graus chega-se à fusão do Li7 + H1 (o hidreto de lítio das bombas "H"), e com um bilhão de graus à fusão do Boro B11 com o hidrogênio H1. Substâncias extremamente comuns na Terra.
O Boro e a prata do Boro
Essas duas últimas fusões, que dão como produtos de reação dois e três núcleos de hélio He4, são fundamentalmente não poluentes. Eu os citei em um álbum publicado há vinte anos:
Excerto da página 38 de Energéticamente vôtre (disponível para download gratuito em http://www.savoir-sans-frontieres.com )
Não sou o único a questionar a validade do projeto ITER. Exemplo, uma entrevista recente do Nobel de Física Pierre-Gilles de Gennes:
Les Echos - Quinta-feira 12 de janeiro de 2006
entrevista por Chantal Houzelle
Pesquisa:
o alerta de um Nobel Pierre-Gilles de Gennes, Nobel de Física 1991
Extraídos
Acho que muito dinheiro é gasto em ações que não valem a pena. Exemplo, a fusão nuclear. Os governos europeus, bem como Bruxelas, correram para o reator experimental Iter [NDLR: será implantado no sul da França, em Cadarache] sem ter feito nenhuma reflexão séria sobre o impacto possível deste projeto gigantesco. Embora tenha sido um forte defensor das grandes máquinas comunitárias há trinta anos, e ex-engenheiro do Comissariado da Energia Atômica (CEA), infelizmente não acredito mais, mesmo tendo conhecido os começos entusiasmados da fusão nas décadas de 1960.
Por quê? Um reator de fusão é ao mesmo tempo Superphénix e La Hague no mesmo lugar. Se, com o Superphénix [NDLR: um protótipo de reator rápido, cujo encerramento foi decidido em 1997], tivesse conseguido gerenciar um reator de nêutrons rápidos, seria difícil reproduzi-lo em 100 reatores na França - o que exigiria os requisitos elétricos nacionais -, pois estas instalações exigem os melhores técnicos para obter um resultado muito refinado em condições de segurança otimais. E seria literalmente impossível no Terceiro Mundo.
Além disso, seria necessário reconstruir uma fábrica do tipo La Hague em torno de cada reator para poder tratar no local os materiais fissionáveis extremamente quentes, que não podem ser transportados por via rodoviária ou ferroviária. Você imagina a escala de um projeto tão grande!
Você tem outras objeções em relação ao reator experimental Iter?
Sim. Uma delas se baseia no fato de que, antes de construir um reator químico de 5 toneladas, é necessário ter totalmente compreendido o funcionamento de um reator de 500 litros e avaliado todos os riscos que ele contém. No entanto, não é assim que se procede com o reator experimental Iter. Afinal, não somos capazes de explicar totalmente a instabilidade dos plasmas nem as perdas térmicas dos sistemas atuais. Assim, lançamos-nos em algo que, do ponto de vista de um engenheiro químico, é uma heresia.
E, além disso, tenho uma última objeção. Conhecendo bem os metais supercondutores, sei que são extraordinariamente frágeis. Acreditar que bobinas supercondutoras usadas para confinar o plasma, submetidas a fluxos de nêutrons rápidos comparáveis a uma bomba H, tenham a capacidade de resistir durante toda a vida útil de um tal reator (dez a vinte anos), me parece loucura. O projeto Iter foi apoiado por Bruxelas por motivos de imagem política, e acho que é um erro.
Minha observação
O reator ITER é construído em torno de uma bobina supercondutora gigante, de forma toroidal. Esta bobina ficará exposta aos nêutrons emitidos pela fusão. Como o tokamak de Culham (Inglaterra) funcionou durante um segundo, espera-se que a fusão também ocorra no ITER. O que se engana os contribuintes é prometer que esta máquina poderá ser o protótipo, o último estágio antes da concepção e instalação de uma máquina capaz de produzir eletricidade de forma contínua. Na minha opinião, estaremos longe do alvo. Iter, como seu predecessor inglês, "se sufocará" devido à poluição representada pelo arrancamento dos íons pesados da parede pelos núcleos leves rápidos que conseguirem atravessar a barreira magnética (ver mais adiante). A imprensa menciona "soluções", mas trata-se apenas de conjecturas, de discursos formulados no condicional. O problema não está absolutamente resolvido e é muito pesado. É incrível que tenhamos feito investimentos tão pesados sem ter previamente dominado estas questões.
Mas há outra coisa que não se fala. Mesmo que este reator funcione, não temos nenhuma experiência sobre a resistência mecânica de conjuntos tão frágeis como os supercondutores quando submetidos a um intenso bombardeio de nêutrons de 14 MeV. Estas bobinas criam dentro do reator um campo B que é acompanhado por uma pressão magnética que se escreve:
Normalmente, pensamos que uma pressão é expressa em newtons por metro quadrado. Mas também pode ser expressa em joules por metro cúbico.
Uma pressão é uma densidade volumétrica de energia.
Se quiser calcular a energia envolvida em um sistema de magnetização, basta conhecer o valor do campo B, em teslas, calcular esta densidade de energia usando o valor (em unidades MKSA)
e multiplicar pelo volume no qual se cria este campo magnético.
Se a bobina permanecer em estado de supercondutividade e se tiver sido projetada para resistir aos esforços mecânicos inerentes a este tipo de montagem, tudo está bem. Mas se, por acaso, a supercondutividade desaparecer em algum lugar, os formidáveis correntes que circulam em fios grossos como cabelos serão acompanhados imediatamente por um violento desprendimento de calor por efeito Joule. Uma bobina supercondutora é, por si só, uma bomba. Lembro-me da resposta que me deu em 1976 o físico americano Fowler quando, diante do maior imã supercondutor que era na época sua máquina Ying Yang, instalada no Laboratório Lawrence Livermore, eu lhe perguntei o que aconteceria se algum incidente viesse a romper esta situação de supercondutividade em algum lugar do aparelho:
- Você sabe, meu caro, na ciência, muitas vezes é mais uma questão de coragem do que de inteligência
O ITER é, portanto, uma fantástica soma de problemas científicos e técnicos não resolvidos e até mesmo não encontrados, em uma escala mais modesta, como observa com bom senso o físico Gilles de Gennes.
Neste ponto, podemos nos perguntar como decisões como estas são tomadas. A resposta é que não são decisões baseadas em critérios científicos, são decisões políticas. É o sentido do comentário que fez diante de mim um apresentador do projeto durante um suposto debate que ocorreu em Pertuis:
- Iter não é apenas um projeto científico, é também um projeto de sociedade.
É ... um pouco de tudo. É entre outros um projeto imobiliário, um projeto de desenvolvimento do território, com "infraestruturas rodoviárias, equipamentos elétricos, etc". Pode-se considerá-lo como "um projeto de desenvolvimento regional", como Megajoule para a região de Bordeaux. Não importa se funciona ou não. "Isto fará funcionar toda uma indústria de subcontratação", dirão. E a imprensa, aos ordens, entoará seu canto habitual ("o sol numa câmara dourada", etc.) enquanto ouvimos estas mesmas palavras há 25 anos com o projeto Tore-Supra, que foi um fracasso total. Não acredite que decisões como estas sejam realmente objeto de debates contraditórios em arenas científicas. A decisão final de lançar o Iter foi ... Elyséenne. Foi o Elysée que tomou a decisão de lançar o projeto "conseguindo atrí-lo ao território francês" (que vitória para Chirac). Em decisões como a de lançar aventuras como o Iter ou o Megajoule, a ciência e a técnica têm pouco a dizer. Os opositores são neutralizados, reduzidos ao silêncio, ou até mesmo expulsos.
Em resposta, a reação do Nobel japonês Koshiba
Atualmente, ele destaca, a fissão nuclear libera nêutrons de energia média de um ou dois MeV apenas. Para M. Koshiba, os cientistas devem resolver primeiro este problema dos nêutrons de 14 MeV "construindo paredes ou absorvedores" antes de poderem afirmar que se trata de uma energia nova e duradoura. É, afirma ele, uma solução muito cara. "Se eles tiverem que substituir os absorvedores a cada seis meses, isso resultará em uma parada das operações que se traduzirá em um custo adicional de energia", critica o físico. "Este projeto não está mais nas mãos dos cientistas, mas nas dos homens políticos e dos homens de negócios. Os cientistas já não podem mudar nada", lamenta antes de acrescentar: "tenho medo". (...)
"Espero que o governo francês tenha a honra de aceitar o Iter no seu próprio país", ironiza M. Koshiba. "Os cientistas franceses talvez saibam melhor lidar com estes nêutrons de 14 MeV. De qualquer forma, a França já está ativamente envolvida no tratamento dos materiais radioativos em suas centrais nucleares". "Acredito, conclui, que certamente os cientistas e engenheiros franceses têm mais conhecimento e experiência do que os de outros países para lidar com este novo problema dos nêutrons de 14 MeV", conclui.
Em resposta, a reação do Nobel japonês Koshiba
Atualmente, ele destaca, a fissão nuclear libera nêutrons de energia média de um ou dois MeV apenas. Para M. Koshiba, os cientistas devem resolver primeiro este problema dos nêutrons de 14 MeV "construindo paredes ou absorvedores" antes de poderem afirmar que se trata de uma energia nova e duradoura. É, afirma ele, uma solução muito cara. "Se eles tiverem que substituir os absorvedores a cada seis meses, isso resultará em uma parada das operações que se traduzirá em um custo adicional de energia", critica o físico. "Este projeto não está mais nas mãos dos cientistas, mas nas dos homens políticos e dos homens de negócios. Os cientistas já não podem mudar nada", lamenta antes de acrescentar: "tenho medo". (...)
"Espero que o governo francês tenha a honra de aceitar o Iter no seu próprio país", ironiza M. Koshiba. "Os cientistas franceses talvez saibam melhor lidar com estes nêutrons de 14 MeV. De qualquer forma, a França já está ativamente envolvida no tratamento dos materiais radioativos em suas centrais nucleares". "Acredito, conclui, que certamente os cientistas e engenheiros franceses têm mais conhecimento e experiência do que os de outros países para lidar com este novo problema dos nêutrons de 14 MeV", conclui.
Eu levantei o grave problema do resfriamento do plasma devido às perdas radiativas, relacionadas ao arrancamento dos núcleos pesados da parede. De fato, o plasma de fusão, a cem milhões de graus, é colisional. Ele está em equilíbrio termodinâmico. A distribuição das velocidades é, portanto, em "curva em sino". Se as velocidades térmicas estão próximas de um valor médio < V > existem "caudas da distribuição de Boltzmann" com partículas mais lentas e outras mais rápidas. Nenhuma barreira magnética pode refletir estas últimas, (graças ao efeito de gradiente de campo magnético constituindo o confinamento na câmara toroidal). Haverá necessariamente núcleos de hidrogênio que, atravessando esta barreira magnética, irão se desligar dos núcleos dos átomos que constituem a parede. Estes se ionizarão carregando uma carga Z. A potência radiativa varia como o quadrado da carga iônica Z. É isso que causou o sufocamento do plasma da máquina de Culham, na Inglaterra, após um segundo de funcionamento, enquanto a duração do campo magnético deveria permitir um funcionamento de maior duração (10 a 20 segundos).
Digo que exatamente isso acontecerá com o ITER. Nos prometem minutos de funcionamento, mas este não excederá dez segundos. Então nos pedirão mais dinheiro para construir um "super ITER", grande ... como um salão de estações. Nada disso é sério. Não se engaja em tais gastos quando os problemas fundamentais não foram resolvidos. Na atual situação, o ITER é um brinquedo de luxo ou, como dizia um dos palestrantes, em Pertuis, um "projeto de sociedade". De fato, é notável no plano imobiliário, infraestrutura rodoviária, piscinas e campos de tênis. Mas não vai funcionar.
Diante dessas críticas, durante uma "reunião-debate", o responsável-teórico do ITER não soube responder "que era uma boa pergunta".
Em resposta às críticas, os jornais publicaram textos. Aqui está um deles:
FÍSICA
. Um obstáculo importante para a fusão nuclear industrial, como previsto no reator experimental Iter que será implantado em Cadarache, perto de Marselha, foi superado no laboratório ( ? ... ), anuncia uma equipe internacional no mensal britânico Nature Physics.
Os pesquisadores demonstraram experimentalmente uma solução que elimina um problema principal: a erosão das paredes internas do reator devido ao aquecimento causado por instabilidades do plasma. Atualmente, nenhum material é capaz de resistir a essas descargas de energia repentinas. Para evitar essas instabilidades,
seria suficiente
"perturbar ligeiramente o campo magnético" que confina a mistura gasosa de deutério e trítio aquecida a alta temperatura, o plasma, para "levar este campo a tornar-se caótico na borda", segundo os autores do artigo.
Os pesquisadores, trabalhando sob a direção de Todd Evans, da General Atomics (San Diego, Califórnia), acreditam que isso
poderia resolver
um obstáculo enfrentado por todas as instalações que trabalham com fusão - os tokamaks - como o Iter. Vários estabelecimentos estiveram envolvidos neste trabalho, como a Associação Euratom-CEA de Cadarache.
FÍSICA
. Um obstáculo importante para a fusão nuclear industrial, como previsto no reator experimental Iter que será implantado em Cadarache, perto de Marselha, foi superado no laboratório ( ? ... ), anuncia uma equipe internacional no mensal britânico Nature Physics.
Os pesquisadores demonstraram experimentalmente uma solução que elimina um problema principal: a erosão das paredes internas do reator devido ao aquecimento causado por instabilidades do plasma. Atualmente, nenhum material é capaz de resistir a essas descargas de energia repentinas. Para evitar essas instabilidades,
seria suficiente
"perturbar ligeiramente o campo magnético" que confina a mistura gasosa de deutério e trítio aquecida a alta temperatura, o plasma, para "levar este campo a tornar-se caótico na borda", segundo os autores do artigo.
Os pesquisadores, trabalhando sob a direção de Todd Evans, da General Atomics (San Diego, Califórnia), acreditam que isso
poderia resolver
um obstáculo enfrentado por todas as instalações que trabalham com fusão - os tokamaks - como o Iter. Vários estabelecimentos estiveram envolvidos neste trabalho, como a Associação Euratom-CEA de Cadarache.
Você notará o uso do condicional: "seria suficiente... poderia resolver". Duvido que tenha sido superado. Mas, de qualquer forma, ninguém esperou que fosse para embarcar os contribuintes em uma aventura cara e problemática, já que este problema não teria sido resolvido desde o início. Um especialista em fusão mencionou este projeto qualificando-o de "catedral para engenheiros".
E eu não conto os problemas levantados por de Gennes. Tudo me parece ... irresponsável.
E eis que, por cima disso, chega uma ... outra solução, através deste avanço tão surpreendente quanto inesperado, o da Z-machine: uma possibilidade de considerar a fusão não poluente. Não vejo por que não poderíamos obtê-la, com um forte desprendimento de energia, colocando um alvo do tamanho de uma agulha de costura no centro da gaiola da Z-machine. Um alvo de LiF ou de B-H. Não sou o único a pensar assim. Todos os especialistas em Z-pinch são da mesma opinião. Para recuperar a energia: simples. Bastaria que a expansão do plasma de hélio ocorresse em um campo magnético. Estamos então em regime de número de Reynolds magnético infinito. A potência elétrica é obtida com a corrente induzida. É um gerador MHD por indução, sem peças móveis, o mais simples que se pode imaginar. Terei que explicar tudo isso.
Deeney e as pessoas da Sandia queriam uma fonte de raios X para testar a "dureza" de suas ogivas nucleares. Agora têm um gerador elétrico baseado em fusão não poluente, que produz apenas hélio.
Digo:
O que estamos esperando?
Os jornalistas franceses se calam corajosamente, como sempre. Para as pessoas do projeto ITER (ou do Megajoule) esta avanço é simplesmente inoportuno e catastrófico. Ele coloca tudo em questão! As negações de Yonas não seriam ... diplomáticas?
Fusão e o Z Pinch; agosto de 1998; Scientific American Magazine por G.Yonas;
6 Páginas
Um dispositivo chamado Z machine levou a uma nova forma de disparar a fusão controlada com pulsos intensos de raios X de duração da ordem de nanossegundo.
As coisas mudam ou não? Em 1978, as pesquisas sobre fusão já tinham quase trinta anos, enquanto o acendimento das bombas H foi obtido já nas décadas de 1950. De qualquer forma, eu declarei na época na Scientific American que a fusão em laboratório estava a menos de dez anos diante de nós e que, se isso fosse realizado, poderíamos avançar para usinas de energia de fusão [ver "Fusão de Potência com Feixes de Partículas", Scientific American, novembro de 1978]. Nossa motivação, então como agora, era o conhecimento de que um dedal de combustível de hidrogênio pesado líquido poderia produzir tanto energia quanto 20 toneladas de carvão.
Hoje, os pesquisadores vêm perseguindo o Santo Graal da fusão há quase 50 anos. O acendimento, dizem, ainda está "a 10 anos de distância". A crise energética dos anos 70 já foi esquecida, e a paciência de nossos apoiadores está esgotada, para dizer o mínimo. Menos de três anos atrás, eu pensei em desligar o trabalho na Sandia National Laboratories que ainda estava a um fator de 50 da potência necessária para acender o fogo de fusão. Desde então, no entanto, nosso sucesso em gerar pulsos poderosos de raios X usando um novo tipo de dispositivo chamado Z machine restabeleceu minha crença de que disparar a fusão no laboratório pode realmente ser viável em 10 anos.
Fusão e o Z Pinch; agosto de 1998; Scientific American Magazine por G.Yonas;
6 Páginas
Um dispositivo chamado Z machine levou a uma nova forma de disparar a fusão controlada com pulsos intensos de raios X de duração da ordem de nanossegundo.
As coisas mudam ou não? Em 1978, as pesquisas sobre fusão já tinham quase trinta anos, enquanto o acendimento das bombas H foi obtido já nas décadas de 1950. De qualquer forma, eu declarei na época na Scientific American que a fusão em laboratório estava a menos de dez anos diante de nós e que, se isso fosse realizado, poderíamos avançar para usinas de energia de fusão [ver "Fusão de Potência com Feixes de Partículas", Scientific American, novembro de 1978]. Nossa motivação, então como agora, era o conhecimento de que um dedal de combustível de hidrogênio pesado líquido poderia produzir tanto energia quanto 20 toneladas de carvão.
Hoje, os pesquisadores vêm perseguindo o Santo Graal da fusão há quase 50 anos. O acendimento, dizem, ainda está "a 10 anos de distância". A crise energética dos anos 70 já foi esquecida, e a paciência de nossos apoiadores está esgotada, para dizer o mínimo. Menos de três anos atrás, eu pensei em desligar o trabalho na Sandia National Laboratories que ainda estava a um fator de 50 da potência necessária para acender o fogo de fusão. Desde então, no entanto, nosso sucesso em gerar pulsos poderosos de raios X usando um novo tipo de dispositivo chamado Z machine restabeleceu minha crença de que disparar a fusão no laboratório pode realmente ser viável em 10 anos.
A fusão e o Z Pinch; agosto de 1998; Scientific American Magazine por G.Yonas;
6 Páginas
Um sistema chamado Z machine abre caminho para uma nova forma de obter fusão com pulsos intensos de raios X de duração da ordem de nanossegundo.
As coisas mudam ou não? Em 1978, as pesquisas sobre fusão já tinham quase trinta anos, enquanto o acendimento das bombas H havia sido obtido desde o início dos anos cinquenta. De qualquer forma, eu havia declarado na época na Scientific American que a fusão em laboratório estava a menos de dez anos à frente de nós e que, se isso se realizasse, poderíamos considerar projetar geradores elétricos utilizando a fusão como fonte de energia. Ver "Fusion Power with Particle Beams," Scientific American, Novembro de 1978. Nossa motivação, naquela época como hoje, era que um copo de hidrogênio líquido poderia produzir tanta energia quanto 20 toneladas de carvão.
Hoje, faz 50 anos que os pesquisadores perseguem esse Santo Graal. A tensão dos anos setenta se apagou, assim como a paciência de nossos apoiadores, o mínimo que se pode dizer. Mas há apenas três anos eu achei interessante pressionar sobre esse assunto, embora a potência necessária para criar a fusão fosse 50 vezes maior do que o que poderia ser desenvolvido nos laboratórios Sandia. Desde então, o fato de termos conseguido com sucesso um novo dispositivo chamado Z machine me fez novamente pensar que deveria ser possível obter a fusão dentro de dez anos.
Sobre o acoplamento com um gerador de Sakharov, explosivo, eu refleti sobre sua objeção. Encontramos uma resposta que certamente é a mesma que ele menciona, considerada pelos russos. Devo, por sinal, dar acesso, no meu site, às páginas que mencionam, em francês, os trabalhos de Andrei Sakharov, em MHD. Vou escanear essas páginas. Um leitor as converterá em arquivos de texto, com OCR, para que o acesso a esses documentos essenciais seja mais fácil.
****Geradores MHD explosivos de Andrei Sakharov
A ideia inicial, o acoplamento com um gerador de Sakharov, dava isto:
**Primeiro arranjo, esquemático, evocando um acoplamento entre uma Z-machine e um gerador de Sakharov
À direita: o gerador MHD por indução, simples solenoide envolvendo o alvo. **
Objetão de Yonas: a subida de intensidade seria muito lenta. Aparentemente, seria necessário um tempo de subida inferior a 100 nanossegundos. Talvez dez? Vamos olhar este esquema. Ele não é completo. Foi desenhado num canto da mesa. Um capacitor C1 transfere sua energia para um solenoide, com indutância L. A energia 1/2 CV2 é convertida em energia 1/2 L I2. Então, o capacitor é desligado da rede, através de um shunt (sistema não mostrado neste esquema).
Se não fizermos nada, teremos uma descarga aperiódica com constante de tempo L/R, onde R é a resistência do solenoide. Mas é aí que Sakharov reduz a indutância curto-circuitando as espiras do solenoide graças à expansão de um tubo de cobre, devido a um explosivo.
**Sistema de Sakharov (extraído de um de seus artigos) **
A olho nu, se este sistema produzisse 100 milhões de amperes em 1954 (a Z-machine produz vinte), o tempo de subida da intensidade é longo: cerca de cem microssegundos, parece. Certamente mil vezes muito longo. A expansão do tubo de cobre reduz a indutância L. O fluxo L I permanece constante. Portanto, a intensidade evolui como o inverso do valor da indutância. Mas existe uma solução.
A intensidade fornecida pelo sistema cresce linearmente, ou quase linearmente. Esta intensidade cresce para os cem milhões de amperes, depois se estabiliza, com dissipação por efeito Joule. Mas por que acoplaria a Z-machine (a "gaiola de pombos") desde o início do processo?
Eu perguntei, em meu próximo e-mail a Yonas, como ele fazia suas comutações (seu "switching"). Se o resultado da Z-machine é "tão banal", não vejo por que seu comutador seria classificado como segredo de defesa. E, ao investigar, isso certamente pode ser encontrado.
A Z machine tem um tempo de funcionamento característico de 100 nanossegundos. Aparentemente, a compressão da gaiola é obtida em um tempo mais curto. Dez ou vinte nanossegundos, acredito. Estamos, portanto, diante, se quisermos evitar as tecnologias semi-pesadas de Deeney e Yonas, de um problema de comutação ultra-rápida. Acredito que com um ignitron devemos estar em torno de microssegundos, pelo menos com os que eu usava há trinta anos. Leitores certamente sugerirão sistemas mais atuais e mais eficientes. Mas existem também sistemas mais simples. Comutadores mecânicos, com explosivos. Sempre derivados das ideias dos russos. Abaixo o princípio do comutador com pino.
Comutador com pino
Duas placas separadas por um isolante. Contra o isolante, um pino de cobre, impulsionado por um explosivo. Um tal sistema pode até mesmo dar todo um sequenciamento de comutação, desligamentos.
Não é rápido o suficiente? Tudo depende do que impulsiona o pino, o pino e qual é a natureza dele. O projétil garantindo a comutação pode vir de um sistema de compressão de fluxo, de Sakharov. Novo arranjo de Sakharov, extraído do meu livro "Os Filhos do Diabo":
**Tese de doutorado sobre compressão de fluxo magnético, de Mathias Bavay (2002) **
http://mathias.bavay.free.fr/these/sommaire.html
http://mathias.bavay.free.fr/these/sommaire.html
Espero a resposta de Yonas. Se Haines estiver de acordo, vou visitá-lo no Imperial College, em Londres. Lá, saberíamos rapidamente mais. Caramba, uma fusão não poluente, vale a pena pensar nisso. Preciso contactar Rudakov, no outro extremo da cadeia. Os russos certamente não ficaram com as mãos vazias após o breakthrough da Sandia em maio de 2005. Os chineses também não. Só nós, os franceses, estamos nos preparando para dar o primeiro golpe de pico no ITER, "a máquina a vapor do milênio".
Ao se informar um pouco, descobre-se um amplo campo de pesquisa que ainda é bastante desconhecido e que se refere a um conjunto de máquinas visando obter fusão de forma impulsiva. Entre essas máquinas, o arranjo FOCUS, do qual falarei mais tarde.
http://www.focusfusion.org/what/deuterium.html
http://www.focusfusion.org/what/plasmafocus.html#dpf
http://www.focusfusion.org/research/billion.html
Não acredito que a publicação desses resultados sobre a Z-machine, como alguns avançaram, possa ser considerada uma operação de desinformação. Os especialistas com quem tive trocas também não. Pessoas como Yonas, Haines, Deeney e outros não poderiam se permitir sabotar assim sua reputação científica. A desinformação é para tipos como o bom doutor Greer (projeto "Disclosure") ou alguns mentirosos. Mas então, como resultados como esses, que deveriam imediatamente ser classificados como segredo de defesa, poderiam ter aparecido de repente na natureza?
Leia o artigo novamente. A Z-machine, inicialmente, era apenas um gerador de raios X destinado a testes em ogivas. Ela subia penosamente de temperatura. Alguns milhões de graus em 1999. Um pouco mais depois. Houve tentativas de criar fusão usando o sistema do "holraum" (palavra alemã significando "forno"). Nesse caso, envia-se a mistura para uma gaiola feita de fios metálicos. Esses fios se volatilizam e convergem para o eixo do sistema. Ao distribuí-los entre duas superfícies cilíndricas, obtemos uma camada de plasma que converge para o eixo. Entre esse sistema de fio e o eixo do sistema, coloca-se uma espuma alveolar, muito leve (os russos usam agar-agar, de origem orgânica).
Sistema do holraum. Papel de Brownell, 1998
Horizontalmente: o eixo do sistema
Aqui está um papel mais recente (2005), de Lemke e al. À coroa de fios e ao travesseiro de espuma, em CH2, desta vez adicionamos uma alvo esférico, bem visível.
O arranjo "holraum" (em "forno"). Hachurado, vemos o plasma de tungstênio em implosão, comprimindo a espuma
Essa compressão aquece a espuma ("cushion" ou travesseiro), que deveria se transformar em forno. No meio dessa espuma, coloca-se então um alvo esférico, cercado por um "pusher", uma substância que, absorvendo o radiação, se expande e comprime o conteúdo do alvo, uma esfera de cerre de alguns décimos de milímetro de diâmetro contendo uma mistura de fusão. É assim que a equipe de Deeney visava a fusão em 2005.
A fusão se comportou tanto como um miragem do deserto, desde 30 anos, que ninguém acreditava nela. Deeney sonhava que talvez "o limiar" fosse atingido. Em 2003, colocando um pequeno mistura no centro, Deeney obteve alguns nêutrons de fusão (com o sistema "holraum", acredito).
*Mas mais de dois bilhões de graus, isso era totalmente inesperado. *
E isso, sem forno, sem espuma nem alvo esférico e tudo o mais. Deixando simplesmente o plasma de aço inoxidável convergir sozinho para o eixo do sistema. A obtenção de uma temperatura tão alta foi ainda mais surpreendente, pois só havia aço inoxidável nessa manipulação, o qual é incapaz de fornecer energia por fusão. O ferro é a "cinza absoluta" da fusão. É o que se acumula no centro das estrelas massivas. Até o ponto em que nem sabemos de onde vem esse excesso de energia. O artigo de Haines não me convenceu muito, embora Yonas ache que "explica tudo muito bem".
Uma palavra sobre esse problema de conversão de energia magnética em energia térmica invocado por Haines para justificar os dois bilhões de graus. Tratar-se-ia de uma instabilidade MHD. Nesse cordão de plasma de um milímetro e meio de diâmetro que se formou ao longo do eixo do sistema, os vinte milhões de amperes continuam a passar. O plasma, colisional, está em equilíbrio termodinâmico, ou seja, as temperaturas iônica e eletrônica são iguais.
Quando o mecanismo de implosão ocorre, o metal está frio. A descarga o volatiza. Obtemos, portanto, um plasma metálico, totalmente ionizado. A massa de um núcleo de ferro é de 9 10
kilo. Esses núcleos adquirem uma velocidade radial. Eles percorrem a distância que os separa do eixo em 100 nanossegundos, ou seja, 10
segundos se. Se a distância percorrida for de 1 cm, a ordem de grandeza da velocidade é de 100 km/s. Se considerarmos que toda essa energia cinética seja convertida em temperatura, podemos usar, de forma aproximada, a relação:
1/2 m < V
= 3/2 k T
onde m é a massa do núcleo, V a velocidade térmica (identificada à velocidade de impacto), k a constante de Boltzmann e T a temperatura absoluta. É muito esquemático, pois esta fórmula traduz o fato de que a energia cinética dos núcleos de ferro seria totalmente e exclusivamente convertida em energia de agitação térmica.
Isso nos dá T = 22 milhões de graus.
Vemos que a temperatura no final da implosão aumenta quando aumentamos o diâmetro da "gaiola". O artigo da Sandia diz que:
É possível que a explicação esteja relacionada à maior energia cinética adquirida em uma distância maior (
40 mm em vez de 10
). Repitamos esse cálculo de comerciante, útil para situar ordens de grandeza, com uma "corrida" dos núcleos de ferro de 4 cm em vez de 1. A temperatura obtida no final da compressão, quando sua corrida para parar e o meio é "termalizado", é então de alguns 350 milhões de graus Kelvin. Mas isso é inferior aos dois bilhões observados. O estudo de Haines se baseia em um valor de energia emitida quatro vezes maior que a energia incidente. Assim, encontramos isso, em geral. Os fatores são próximos.
Então, de onde poderia vir esse excesso de energia?
Quando esse plasma é confinado segundo esse cordão central, a corrente de vinte milhões de amperes continua a circular. É uma corrente
eletrônica
. Em regime não instável, encontraríamos naquele tubo de corrente uma certa densidade eletrônica e velocidade de arraste desse "gás de elétrons". Um campo eletromotor move esses elétrons, lhes comunica energia que eles devolvem aos íons por colisão, o que constitui o efeito Joule. Como me fez notar Yonas "a corrente de vinte milhões de amperes continua a circular quando se atinge a condição de estagnação".
Mas, na primeira página de seu artigo, Haines (que parte de condições experimentais diferentes, com uma "corrida" de 27,5 mm, escreve):
But classical Spitzer resistive heating time for a pinch of radius a of 2 mm is 8 microseconds
O simples aquecimento por efeito Joule será, portanto, muito lento para explicar esse aumento de temperatura. Haines invoca então "instabilidades MHD" que permitem um certo transferência de energia, extraída da energia magnética "ambiente", externa
B
2
/2
m
o
Lembra-se que a pressão, se medida em newtons por metro quadrado, também pode ser expressa em joules por metro cúbico.
Uma pressão é uma densidade volumétrica de energia
.
Podemos fornecer uma analogia com a turbulência. Tomemos um fluido A injetado por uma tubulação em um fluido B. Isso pode ser simplesmente fumaça expelida por um canudo, no ar. No início, temos um fluxo
laminar
, a fumaça constitui um fluido que flui segundo "linhas de corrente paralelas". Mas a turbulência aparece. A superfície representando "a interface" ar fresco-fumaça não tarda em se deformar. Então, a fricção (que implica uma troca de energia) entre o jato de fumaça e o ar ambiente aumenta.
Se partirmos de um fluxo laminar do "gás de elétrons" no plasma, ele também pode ser o cenário de um fenômeno de "turbulência MHD", difícil de modelar. Onde a densidade de corrente aumenta, o campo magnético aumenta tanto, e vice-versa. Isso leva o "gás de elétrons"
a trocar energia com o campo magnético externo
. De qualquer forma, qualquer fenômeno de turbulência é
dissipativo
, gerador de energia térmica. Haines invoca, portanto, uma "microturbulência MHD" na descarga para explicar esse aumento de temperatura do plasma. Yonas se declara convencido por essa explicação, mas eu permaneço pessoalmente cético. Poderíamos dizer que o argumento de Yonas é "é necessariamente a fonte desse aporte de energia, senão não vemos de onde ele poderia vir".
Haines, sem sua entrevista posterior, se mostra mais prudente.
Assunto a seguir....
Uma palavra sobre esse problema de conversão de energia magnética em energia térmica invocado por Haines para justificar os dois bilhões de graus. Tratar-se-ia de uma instabilidade MHD. Nesse cordão de plasma de um milímetro e meio de diâmetro que se formou ao longo do eixo do sistema, os vinte milhões de amperes continuam a passar. O plasma, colisional, está em equilíbrio termodinâmico, ou seja, as temperaturas iônica e eletrônica são iguais.
Quando o mecanismo de implosão ocorre, o metal está frio. A descarga o volatiza. Obtemos, portanto, um plasma metálico, totalmente ionizado. A massa de um núcleo de ferro é de 9 10
-26
kilo. Esses núcleos adquirem uma velocidade radial. Eles percorrem a distância que os separa do eixo em 100 nanossegundos, ou seja, 10
-7
segundos se. Se a distância percorrida for de 1 cm, a ordem de grandeza da velocidade é de 100 km/s. Se considerarmos que toda essa energia cinética seja convertida em temperatura, podemos usar, de forma aproximada, a relação:
1/2 m < V
2
= 3/2 k T
onde m é a massa do núcleo, V a velocidade térmica (identificada à velocidade de impacto), k a constante de Boltzmann e T a temperatura absoluta. É muito esquemático, pois esta fórmula traduz o fato de que a energia cinética dos núcleos de ferro seria totalmente e exclusivamente convertida em energia de agitação térmica.
Isso nos dá T = 22 milhões de graus.
Vemos que a temperatura no final da implosão aumenta quando aumentamos o diâmetro da "gaiola". O artigo da Sandia diz que:
É possível que a explicação esteja relacionada à maior energia cinética adquirida em uma distância maior (
40 mm em vez de 10
).
Repetimos esse cálculo de comerciante, útil para situar ordens de grandeza, com uma "corrida" dos núcleos de ferro de 4 cm em vez de 1. A temperatura obtida no final da compressão, quando sua corrida para parar e o meio é "termalizado", é então de alguns 350 milhões de graus Kelvin. Mas isso é inferior aos dois bilhões observados. O estudo de Haines se baseia em um valor de energia emitida quatro vezes maior que a energia incidente. Assim, encontramos isso, em geral. Os fatores são próximos.
Então, de onde poderia vir esse excesso de energia?
Quando esse plasma é confinado segundo esse cordão central, a corrente de vinte milhões de amperes continua a circular. É uma corrente
eletrônica
. Em regime não instável, encontraríamos naquele tubo de corrente uma certa densidade eletrônica e velocidade de arraste desse "gás de elétrons". Um campo eletromotor move esses elétrons, lhes comunica energia que eles devolvem aos íons por colisão, o que constitui o efeito Joule. Como me fez notar Yonas "a corrente de vinte milhões de amperes continua a circular quando se atinge a condição de estagnação".
Mas, na primeira página de seu artigo, Haines (que parte de condições experimentais diferentes, com uma "corrida" de 27,5 mm, escreve):
But classical Spitzer resistive heating time for a pinch of radius a of 2 mm is 8 microseconds
O simples aquecimento por efeito Joule será, portanto, muito lento para explicar esse aumento de temperatura. Haines invoca então "instabilidades MHD" que permitem um certo transferência de energia, extraída da energia magnética "ambiente", externa
B
2
/2
m
o
Lembra-se que a pressão, se medida em newtons por metro quadrado, também pode ser expressa em joules por metro cúbico.
Uma pressão é uma densidade volumétrica de energia
.
Podemos fornecer uma analogia com a turbulência. Tomemos um fluido A injetado por uma tubulação em um fluido B. Isso pode ser simplesmente fumaça expelida por um canudo, no ar. No início, temos um fluxo
laminar
, a fumaça constitui um fluido que flui segundo "linhas de corrente paralelas". Mas a turbulência aparece. A superfície representando "a interface" ar fresco-fumaça não tarda em se deformar. Então, a fricção (que implica uma troca de energia) entre o jato de fumaça e o ar ambiente aumenta.
Se partirmos de um fluxo laminar do "gás de elétrons" no plasma, ele também pode ser o cenário de um fenômeno de "turbulência MHD", difícil de modelar. Onde a densidade de corrente aumenta, o campo magnético aumenta tanto, e vice-versa. Isso leva o "gás de elétrons"
a trocar energia com o campo magnético externo
. De qualquer forma, qualquer fenômeno de turbulência é
dissipativo
, gerador de energia térmica. Haines invoca, portanto, uma "microturbulência MHD" na descarga para explicar esse aumento de temperatura do plasma. Yonas se declara convencido por essa explicação, mas eu permaneço pessoalmente cético. Poderíamos dizer que o argumento de Yonas é "é necessariamente a fonte desse aporte de energia, senão não vemos de onde ele poderia vir".
Haines, sem sua entrevista posterior, se mostra mais prudente.
Assunto a seguir....
Voltemos à história desse evento: antes que esse resultado inesperado surgisse, colocar a Z-Machine, em segredo de defesa, por que fazer? Isso não era mais do que a extrapolação de coisas antigas de 40 anos.
E então, de repente, boom!
Os resultados chegaram a Londres, no amigo Malcolm Haines (veja sua foto. Você acha que esse sábio coseno alegre tem cara de navegar no segredo de defesa?). Malcolm deve ter achado "que era um interessante problema de física, um fenômeno que precisava encontrar a causa" e tentou fazê-lo. Daí este artigo enviado em maio de 2005 à revista Physical Review Letters, que o publicou por simples rotina. Não havia nenhuma instrução especial de filtragem. Ninguém notou que em vez de "milhão" havia "bilhão". Alguns acreditaram em um erro de digitação, ou simplesmente não prestaram atenção.
*Eu acredito ... que foi assim. E agora o gato está fora da sacola. *
Eu penso no livro que publiquei em janeiro de 2003, onde descrevia torpedos propulsados por foguetes (a Shkwal russa e a Surpecav americana, engenhos com mais de trinta anos, mas que ainda voam a 500 km/h). Eu repensava em uma conversa com esse jovem jornalista da Science et Vie, Larousserie, que me dizia "que a cavitação se faz sozinha. Basta entrar muito rápido na água".
Surpresa na marinha francesa, com a saída do meu livro. Um almirante, durante a manifestação "Euronavale", onde os franceses apresentam suas novidades em armamento, para vendê-las aos árabes ou aos africanos:
- Você sabe, meu caro, em termos de torpedos, a velocidade não é tudo......
Há algumas semanas, descobriu-se que os iranianos têm torpedos propulsados por foguetes, comprados dos chineses, os quais, etc....
Mas os almirantes franceses encontraram a arma absoluta em termos de invisibilidade: é a marinha a vela. A madeira, a tela, o cânhamo são indetectáveis pelo radar.
Russo, não?
A Z-machine: uma fusão "limpa", sem radioatividade nem resíduos, ao alcance da mão.
Ausência total de reação no setor civil, científico e político, na grande mídia
Grande interesse entre os militares ---
É possível que revistas como La Recherche, Pour la Science e outras estejam preparando artigos sobre o que se confirma como um evento científico de primeira grandeza. Mas três meses já se passaram. Essas revistas reagirão? Sugeriria, por acaso, enviar cartas ou e-mails às redações pedindo que dêem eco a esse assunto.
Resta uma observação bastante triste. Como o resultado da Sandia parece ser real, representa potencialmente um grande esperança para a humanidade. Vivemos em uma época em que muitas pessoas acreditam que estamos correndo de cabeça para o apocalipse. O aumento da China e da Índia têm efeitos em todo o mundo, que só aumentarão rapidamente. Na Europa, isso trará o colapso de todos os ganhos sociais, criará tensões sociais e raciais intensas. No nosso país, os candidatos à presidência, de Sarkozy a Ségolène Royal, são apenas oportunistas e "bonecos sem corda", como um leitor qualificou recentemente em um e-mail. Sarkozy navega com o medo. Ségolène Royal, que não tem sombra de programa, se contenta em responder às críticas com um sorriso, cuidando do seu visual e se perguntando que vestido ela vai usar hoje.
A mentira está em todos os lugares. A imprensa mente, esconde. Durante uma emissão de televisão recente, em "On ne peut pas plaire à tout le monde", o jornalista Claude Sérillon descrevia o jornal televisivo como um anestésico, diário, na verdade desejado pelo telespectador. Poderíamos compará-lo a uma dose diária de tranquilizante. A pobreza cresce em países como o Egito, onde os empregos desaparecem, devido à concorrência estrangeira e à corrupção. Porque esta última está em todos os lugares. O sistema do bakschish está em todos os lugares. Na França, é um mínimo de 10% para ter "um mercado estatal" ou municipal. Nos países árabes, conte 50%, se quiser vender tanques ou computadores em qualquer país, pagando discretamente em uma conta na Suíça, beneficiando alguns dos 700 homens da "linhagem real". Na África, suba para 80%, na conta de um estado ou de seus ministros.
Na China ou na Índia é o mesmo, mas o sistema funciona melhor, "mais inteligentemente". Na Índia, camponeses se suicidam, porque se endividaram, devido à seca que está se espalhando, para escavar poços, diante de usúrios sem escrúpulos. Na China, camponeses famintos, cujos rios são envenenados por resíduos tóxicos, são reprimidos violentamente pelo exército.
Os meios de comunicação servem sua dose diária de atentados com carro-bomba, aqui, ali, por toda parte. Quarenta mortos em Bagdá, dez no Afeganistão, etc. Ninguém nem mais presta atenção. Africanos se afogam tentando chegar à Europa para não morrer de fome. Isso me lembra uma estadia que tive anteriormente em Djibouti, quando ouvia, à noite, os tiros dos legionários contra os etíopes que tentavam entrar na enclave, devido à fome que assolava seu país. Você encontrará uma música no site, que compus naquela época, cujo último verso é:
Em Djibouti, quando vem a noite
No encontro dos sem esperança
Na linha de demarcação
Na hora em que o bom francês dorme
Apostos em cima dos miradouros
Os adjudantes fazem um cartão
O mundo pode ser como essa música, em breve. Lembrando "Sol Verde", ou "os homens ricos" viviam em segurança atrás de cercas de arame farpado.
De Closets nos apresentou as RFID, o futuro, segundo este Pangloss dos tempos modernos (mas não se preocupe, claro). Uma breve palavra, no final do programa, para mencionar que com um sistema de distribuição "você talvez tenha alguns pequenos problemas de emprego a resolver".
Uma tecnologia permitiria mudar o futuro do mundo: a que permitiria ter uma fonte de energia não poluente, em abundância. Quando as possibilidades da fissão começaram a ser conhecidas, os pioneiros da eletrônica nuclear da época acreditavam "que poderíamos fazer tomates crescer no Saara". Mas diante disso, havia duas coisas:
-
O problema do fornecimento e do custo do material físsil
-
A produção de resíduos radioativos
Naquela época, ninguém imaginava catástrofes como Three Mile Island ou Chernobyl.
Chernobyl, imediatamente após a explosão do reator
Hoje, conhecemos o custo dessa política. Às vezes, ouço pessoas me dizerem que a energia nuclear "é a solução", desde que os resíduos sejam enterrados por um tempo ... ilimitado na escala das vidas humanas. É a posição de um antigo ministro como Claude Allègre, por exemplo, e de muitos outros que têm a impressão "de ser realista". Acredito que tais comentários revelam uma falta de ambição científica. Sabemos há muito tempo que existe uma fusão não poluente, mas as temperaturas a considerar faziam com que essa tecnologia parecesse a muitos "irrealista". Para fundir deutério e trítio, é necessário 100 milhões de graus. Para a fusão lítio-hidrogênio, são necessários 500 e para a mistura boro-hidrogênio, é necessário atingir um bilhão de graus. Uma temperatura nunca alcançada na Terra, pois a temperatura no núcleo de uma bomba "H", com hidreto de lítio, não excede 500 milhões de graus (no núcleo do Sol, de 15 a 20 milhões de graus!).
A "fusão por confinamento inercial", por pulsos de curta duração, nunca funcionou (fusão por laser, fusão por feixes de elétrons). Por isso, voltamos, após o único sucesso de Culham, na Inglaterra (uma segunda de fusão autossustentada em um tokamak), para a via que leva ao projeto ITER, essa "catedral para engenheiros". Ou essas vias, quer se trate de ITER ou de Megajoule (uma técnica de fusão por laser que nem mesmo tem a ambição de produção de energia, apenas de ser "um simulador de funcionamento de bombas") são extremamente caras e problemáticas.
De repente, presente, a Z-machine nos dá ... dois bilhões de graus, enquanto achávamos que estaria em torno de alguns centésimos desse valor. Essa máquina funcionou porque de repente a concentração de energia foi feita corretamente. A compressão, o fenômeno de implosão ocorreram de forma estável. Estávamos tão acostumados com os fracassos que não acreditávamos mais, simplesmente. Isso vai no sentido do que sempre pensei: que a solução, para a fusão, reside em sistemas impulsivos e que uma máquina como o ITER, funcionando de forma contínua, é uma aberração.
A teoria pode derivar de cálculos de comerciante, pelo menos para obter ordens de grandeza. Você pega núcleos atômicos. Comunica-lhes uma velocidade V, centrípeta (os faz cair uns contra os outros). No caso da Z-machine, é ao longo do eixo de um sistema. Quando eles se encontram, sua energia cinética é convertida em energia de agitação térmica. Você pode usar uma fórmula como:
1/2 m < V2 > = 3/2 k T
Explicações um pouco acima. Se você dobra a velocidade no momento do impacto, você quadruplica a temperatura. Nesse ritmo, ela sobe rapidamente. O importante é que funcione. Na Sandia, milagre, funcionou. O fato é inegável, as medições são incontestáveis. A Natureza, pela primeira vez, se mostrou boa menina e nos deu dois bilhões de graus. Em resumo, é:
A Apocalipse ou a Era Dourada, à escolha
A concentração de energia sempre produziu resultados surpreendentes. Em 1905, a implosão de bolhas de vapor provocou a fusão do bronze no fenômeno da cavitação. Mais tarde, a implosão de bolhas de vapor, criadas desta vez por uma impulsão ultrassônica no fenômeno da sonoluminescência, deu origem a um plasma a 10.000°C. Não excluo que um dia possamos obter uma sonofusão e acredito que este caminho, muito barato, deveria ser explorado.
A descoberta feita no Novo México, em Sandia, em 2005 e revelada no início de 2006, pediria uma reação imediata, global, com a constituição de um projeto comum (quando será um debate televisivo na França?). Pode-se questionar se esta reação ocorrerá, no mínimo na França, por duas razões.
- Estes resultados perturbam significativamente os projetos de "catedrais para engenheiros" como Megajoule e ITER
- Em escala internacional, esta tecnologia da "fusão sem fissão" (dita "fusão pura") pode dar origem a uma nova geração de armas termonucleares, livres da restrição do enriquecimento isotópico e permitindo criar armas de potência muito baixa, que poderão dar origem a uma disseminação ilimitada, global, completamente fora do controle da AIEA (Agência Internacional de Energia Atômica).
Lembra-se que a necessidade de utilizar uma bomba A como "palito de fósforo" impõe um limite inferior de 300 toneladas de TNT (para os poucos países que podem atingir este nível tecnológico. Para os outros, são 1000 toneladas). Quando surgiu a filial "fusão pura", uma bomba H (mesmo uma "mini-nuke") não poderia ter uma potência inferior a 300 ou 1000 toneladas de TNT. Daí a disseminação das radiações, o efeito inverno nuclear. Impossível atacar um inimigo: isso volta para você, por causa dessas massas de resíduos levados na estratosfera pelos "jatos".
Bombas H sem fissão, não poluentes, seriam bombas perfeitamente "limpas", utilizáveis em escalas geográficas enormes. Elas permitiriam realizar ataques maciços, sem esses choques em retorno que constituem a disseminação de produtos radioativos e o efeito inverno nuclear. É possível obter intensidades elétricas muito altas com explosivos químicos simples (gerador de Sakharov: dispositivos compactos, de peso e volume pequenos). Resta resolver o problema da velocidade de comutação. Mas, a priori, este não é insolúvel. Pessoas já estão considerando muitas soluções.
Do lado francês, sem ilusões. Os argumentos citados acima pesam, incluindo no nível da Elysée. Logicamente, os resultados de Sandia deveriam suspender imediatamente os trabalhos de montagem das manips Megajoule e ITER. Mas... você nem pensa nisso. Não se para um diplodoco que já tomou impulso. Não se compromete um projeto imobiliário tão fantástico, um "projeto de sociedade" capaz de "irrigar um tecido industrial regional" e fornecer 20 anos de vida de sonho para 2000 "felizes poucos", que, por acaso, são os responsáveis por tais projetos.
O que é dramático é que esta mobilização internacional em favor do estudo de um nuclear limpo não acontecerá. Os projetos que surgirem serão projetos militares, o mais discretos possível. Seria tentador gritar:
- O que! Os cientistas querem o bem da humanidade ou não?
Nos desenvolvimentos tecnocientíficos encontramos três tipos de setores.
- O setor militar, onde a motivação é então de natureza estratégica
*- O setor do lucro. Não é preciso desenhar. *
- Os "brinquedos para crianças ricas" (Megajoule, ITER, etc...)
Acredito que os resultados da Z-machine poderiam marcar o início de uma nova era, que iria muito além da simples produção de energia. Malcom Haines tem dificuldade em explicar por que esta máquina joga quatro vezes mais energia do que lhe é injetada, enquanto o objeto hiperdenso que criamos é incapaz de fornecer qualquer energia de fusão (o ferro é a cinza absoluta em matéria de fusão. É o que se acumula no centro das estrelas massivas, das quais não sabem mais o que fazer).
Então... talvez haja algo mais vertiginoso, que permita, no longo prazo, considerar transmutações. Ou seja, não apenas energia em abundância, não poluente, mas também qualquer matéria-prima, partindo da areia das estradas, do nitrogênio do ar, de qualquer coisa.
Delírio tecnológico, como diria um famoso idiota? Lembre-se:
Sê realista, considera o impossível
E o impossível está à nossa porta. Após os resultados da Z-machine, já não estamos mais a um impossível de distância.
Isso me lembra uma frase de Souriau:
O bom senso, que outros chamam de utopia....
Se tivéssemos não apenas energia em abundância, mas também matérias-primas em quantidade ilimitada (que então se tornariam "matérias secundárias"), o que aconteceria com as estruturas de poder, em qualquer lugar? Como pretender "detentar riquezas", e, graças a elas, comprar, corromper, dominar, se o conceito de riqueza perdesse subitamente seu sentido?
Limitando-nos às possibilidades oferecidas pela "fusão pura", não poluente, sem resíduos, explorada para fins civis, *seria possível, unindo os esforços das nações, mudar o destino do planeta, relativamente rapidamente. *A esperança, de repente, teria direito à cidadania. Poderíamos escavar canais, trazer água para aqueles que não têm. Poderíamos dessalinizar a água do mar. Poderíamos instalar campos nos desertos, estufas nas extensas áreas congeladas. Poderíamos nos locomover sem poluir a atmosfera. Tudo se tornaria possível.
Estou triste porque tenho medo de que isso não aconteça. O que me preocupa é a ausência de reação na grande imprensa e na imprensa científica, nos meios políticos ou até mesmo... entre os ecologistas! Os únicos que se comovem são os militares, que veem nestes aparelhos "mini-nukes", verdadeiras, não poluentes, utilizáveis ( "reliable", diriam os anglo-saxões, "vendáveis" diriam os franceses, lendários mercadores de canhões ). O poder, o poder, ao alcance da mão, de rifle, de míssil....
Em vez de manifestar nas ruas exigindo a "decrescência", gritando "não ao nuclear", homens e mulheres deveriam exigir que estudos sobre a fusão não poluente sejam colocados entre as maiores prioridades. Saiba, por sinal, que um reator desse tipo não poderia explodir. E mesmo que isso acontecesse, espalharia ao redor seus resíduos, ou seja... hélio. Uma ideia nova, estranha, mas verdadeira.
As pessoas compreenderão? No meu site, ganho mil novos leitores por ano. É uma pequena voz. Sei que sou lido por muitas pessoas, provenientes dos meios mais diversos (incluindo as militares, segundo elas mesmas). Não falo, grito o melhor que posso para tentar romper o manto de silêncio que nos sufoca. Grito "as soluções existem. Não desistam. O futuro não está escrito em lugar algum. A Apocalipse, a grande Jacqueria planetária não são inevitáveis. Tudo depende de nós. Em vez de sofrer nosso destino, nosso futuro, de repente temos o poder de agir sobre ele. A Natureza nos fez um presente fantástico, vamos aproveitá-lo sem esperar, por amor de Deus!".
Será ouvido? Tudo isso não se perderá no barulho geral?
Leio os e-mails que recebi desde a publicação deste dossier. Alguns cientistas reagem, positivamente. Outros sugerem que uma tentativa seja feita em direção aos políticos-ecologistas para sensibilizá-los sobre estes problemas. Para eles, seria uma virada de 90 graus. A solução dos problemas humanos estaria no ... nuclear. Mas não o que temos montado até agora. Teríamos que nos voltar para outro mundo, o da fusão sem poluição, sem radioatividade, sem resíduos. Percebo, com base nas mensagens de surpresa de muitos leitores, que muitos ignoravam até mesmo que estas filiais fossem possíveis. Tudo isso constitui uma ideia totalmente nova para eles. É verdade, e guarde esta frase em mente, que na manipulação de Sandia
Produzimos uma temperatura cem vezes mais alta que no centro do Sol
e quatro vezes mais alta que no núcleo de nossas bombas de hidrogênio mais poderosas --- -------
Sinalizado por um leitor, um bom artigo, recente, no Wikipedia
http://fr.wikipedia.org/wiki/Z_machine
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