Teza de doctorat a lui Mathias Bavay despre mașina Z franceză

Teza lui Mathias Bavay despre mașina Z franceză

Mașina Z Franceză

Teza lui Mathias Bavay

dosar postat pe internet pe data de 17 iunie 2006

Această teză, foarte documentată, poate fi găsită la:

http://mathias.bavay.free.fr/these/sommaire.html

Titlu:

Compresia fluxului magnetic într-un regim sub-microsecundă pentru obținerea unor presiuni ridicate și radiații X

susținută pe data de 8 iulie 2002 la CEG (Centrul Militar de Experimentare Gramat, Lot).

Generatorul de la Gramat (vezi imagini mai sus) permite eliberarea unor impulsuri de curent de 2,5 milioane de amperi, cu o durată de 800 nanosecunde.


Generator electric ECF de la Gramat

O imagine zoomată indică diametrul instalației, aproximativ 20 metri (față de 33 metri pentru mașina Z de la Sandia).

Imagine zoomată

Partea centrală a instalației ECF de la Gramat

Montajul imaginat de Bavay, testat la Gramat și pe generatorul de la Sandia, este foarte original. Sovieticii au inventat sisteme de compresie a fluxului în care un exploziv chimic exercita o presiune asupra unui "liner" format dintr-un material conductor de electricitate, cupru sau aluminiu. Acest liner se implozia, comprimând un câmp magnetic existent în interiorul său, creat anterior printr-o descărcare electrică într-un solenoid alimentat de un grup de condensatoare. Ideea dezvoltată în teza lui Bavay constă în utilizarea unui liner din fire, ca "piston", și în înlocuirea presiunii exterioare, de origine chimică, pentru compresorii de magneto-cumulare, cu o "presiune magnetică". Se regăsesc două idei:

- Utilizarea unui liner mai ușor, cu inerție mai mică - Asigurarea transmiterii întregii energii către acesta, gazul magnetic având o "inerție nulă".

Astfel se ajunge la un compresor cu două trepte, cu ... două linere, unul mare și unul mic. Este în esență ceea ce s-ar fi obținut cu tunul de plasmoide al lui Sakharov dacă s-ar fi ... închis acest tun!

Tun de plasmoide al lui Sakharov, modificat

Se reia schema inițială. O descărcare electrică creează un câmp magnetic în "culașa" A. Apoi explozivul este declanșat de partea stângă, provocând dilatarea "linerei" de cupru.

Conul de cupru închide culășa, închizând câmpul magnetic care, "comprimat", încearcă să expulse inelul de aluminiu în spațiul dintre "tunul" de cupru și linerul central, plin de exploziv. Dar în noul montaj se opune expulzării acestui inel, care va lovi cu viteză mare extremitatea închisă a "tunului", generând presiuni mari. Desigur, s-a făcut vid între inelul de cupru și obturatorul situat la dreapta, de culoare gri. Inelul de aluminiu joacă rolul unui al doilea "liner", fiind vaporizat în timpul trecerii, transformându-se în plasmă. Linerul central suferă, de asemenea, o transformare plastică.

Să revenim la teza lui Bavay. Vom recunoaște elemente ale montajului de mai sus, dar construite diferit. După cum am spus, ambele linere sunt "din fire" și se vor transforma în plasmă. Trebuie creată o anumită presiune magnetică în incinta A înainte ca aceasta să fie închisă. Mai rămâne să înlocuim elementul propulsor, gazul rezultat din explozie, cu o presiune magnetică. Obținem astfel:

Montajul tezei lui Mathias Bavay

Pentru a înțelege mai bine ar fi posibil să recompunem cele două momente ilustrate aici pe o singură imagine. Iată deci mai întâi montajul lui Bavay, în starea sa inițială:

Montajul lui Mathias Bavay, în starea sa inițială

Există două descărcări electrice, una reprezentată în violet, "descărcarea primară", și alta în roșu, "descărcarea secundară". Aceste două descărcări creează un câmp magnetic în interiorul a două cavități coaxiale, de geometrie toroidală. Se distinge un "liner" cilindric care este de fapt format dintr-un prim ansamblu de fire. În teza lui Bavay se precizează că, atunci când aceste fire sunt străbătute de un curent electric puternic, nu se transformă instantaneu în plasmă metalică. Dimpotrivă, au o durată de viață destul de lungă, care poate atinge 80% din timpul necesar pentru ca "perdeaua de fire" să se deplaseze radial, convergând spre axă. Acesta este secretul menținerii axi-simetriei în experiența de la Sandia. Când acest obiect se imploziează, nu este nici un ansamblu de fire așezate unul lângă altul, nici o perdea de plasmă, ci un "amestec al celor două". Aceasta a fost teoretizată de Malcolm Haines, care o numește "formarea unei coșulețe":

Formarea "coșuleței"

În partea de sus, firele puțin după inițierea descărcării. Acestea încep să se sublimă superficial. Firele încă solide sunt înconjurate de o mantă de plasmă metalică. În teza lui Bavay se citește că firele păstrează un nucleu rece, solid. Se vaporizează la periferie, emițând o plasmă formată din atomi metalici care se extinde. Când acești cilindri de plasmă se întâlnesc, se formează "coroana". Bavay scrie că această coroană se formează când 80% din timpul de implozie s-a scurs. Aceasta înseamnă că în tot acest timp circulațiile de curent se desfășoară în firele individuale. Dacă instabilitățile MHD pot apărea într-o plasmă (un gaz ionizat), unde densitatea locală a curentului poate oscila, la fel și intensitatea câmpului magnetic, acest lucru nu se aplică într-o perdea de fire.

În teza sa se precizează că viteza de expansiune a vaporului metalic este de 10.000 m/s pentru tungsten și de 22.000 m/s pentru aluminiu. Ordinul de mărime al diametrului firelor (în număr de 240): 10 microni.

Nu am găsit viteza de expansiune pentru fire din oțel inoxidabil. Oamenii de la Sandia au fost foarte surprinși să vadă că temperatura atinsă la sfârșitul imploziei a ajuns la 2 miliarde de grade. O explicație posibilă ar fi că viteza de expansiune a vaporului de oțel inoxidabil ar fi mai mică, ceea ce amână formarea "coroanei", unde pot apărea instabilități. Deoarece s-a spus mai sus că firele păstrează un "nucleu rece", practic sunt "fire" care se întâlnesc la axă, firul de plasmă fiind format în ultimele momente ale imploziei. Astfel, în loc de sute de km/s, viteza radială la momentul impactului ar putea atinge 1000 km/s. Din această cauză creșterea temperaturii este legată de un ... schimbare de material. Întrebare deschisă.

La momentul tm aceste măști de plasmă se întâlnesc. Se câștigă pe două planuri. Această închidere permite formarea unei "părți etanșe" față de câmpul magnetic, în timp ce neuniformitatea mediului, în sens azimutal, se opune creșterii instabilităților MHD și menține axi-simetria procesului.

Să revenim la schema tezei lui Bavay, după ce am reîntocmit-o:

Montajul Bavay după crowbar

În aceste descărcări, condensatoarele se descarcă în circuite care au o inductanță. Pentru cine știe să vadă în 3D, aceste distribuții ale celor două straturi de curent violet și roșu au geometria curbelor generatoare ale unui tor. Sunt "feluri de bobine". Când perdeaua "fire + plasmă metalică" s-a deplasat spre axă, ea închide ceea ce Bavay numește un "gap". În acest mod, această "bobină" rămâne izolată de condensatorul care i-a încărcat energia. Se regăsește tema crowbar menționată mai sus în ansamblul dosarului. Curentul electric roșu va continua să "înconjoare" astfel și ar pierde natural intensitatea prin efect Joule (descărcarea unei bobine într-o rezistență formată din ... ea însăși).

În violet, Jprim înseamnă "curent primar". Acest curent creează un câmp magnetic, al cărui vector de forță nu este reprezentat, dar este azimutal. Acest câmp este sinonim cu presiune magnetică și aceasta se exercită asupra primului liner, care a primit mereu o formă schematică cilindrică. Volumul în care se localizează câmpul magnetic creat de curentul roșu va scădea. Pentru a se păstra fluxul, câmpul magnetic va crește, la fel și curentul (roșu), motiv pentru care se numește Jamp (curent amplificat). Această presiune magnetică se exercită asupra celui de-al doilea "liner din fire", situat în partea de sus a figurii, care va juca rolul jucat de inelul de aluminiu în "tunul de plasmoide închis". Acest al doilea liner se va transforma, de asemenea, într-o perdea neomogenă, formată din fire metalice conectate printr-o atmosferă de metal vaporizat. Toate acestea vor converge blând spre axă. Totul devine o chestiune de valori ale parametrilor experimentului. Avem, așadar, și o "cage de păsăre" în partea de sus a figurii, cu un anumit diametru inițial. Curentul care o străbate este mai slab decât în experiența de la Sandia: 2,5 milioane de amperi în loc de 20. Această cage are, de asemenea, dimensiuni mai mici. Implozia ei permite atingerea unor temperaturi de câteva milioane de grade și, în acest sens, sistemul își îndeplinește promisiunea, devenind un generator de radiații X. Dar dacă dispozitivul ar permite implozia unei cage mai mari, de 8 cm diametru, și dacă curentul ar putea fi crescut la 20 de milioane de amperi, nu se înțelege de ce, așezat ca Deeney două sute de fire de oțel inoxidabil, această temperatură fantastică de 2 miliarde de grade nu ar putea fi obținută în Lot, Franța. Precizăm că sistemul de alimentare de la Gramat oferă descărcări de 100 nanosecunde, la fel ca mașina Z de la Sandia.

Să trecem la câteva rezultate (referitor la teza lui Bavay, accesibilă online).

În albastru, "curentul primar", în roșu, "curentul secundar".

Curentul primar scade deoarece generatorul se descarcă într-o bobină cu inductanță crescută (aceasta fiind legată de extinderea cavității). Curentul secundar cunoaște mai întâi o creștere lentă, legată doar de descărcarea sursei (condensatorul se descarcă într-o bobină). Frângerea corespunde momentului în care "gap-ul" este închis, sau funcționează crowbarul, adică puțin peste două microsecunde după inițierea focului. În acel moment curentul roșu sare, deoarece este un curent care circulă într-o bobină care scade, prin comprimarea acestei cavități toroidale. Se obține un vârf de curent inducționat. Timpul de creștere al curentului se potrivește cu ceea ce este cerut: sute de nanosecunde. Trebuie ca această creștere a curentului să se producă într-un timp care rămâne inferior celui necesar pentru ca al doilea liner să se implozieze, astfel încât firele să poată acumula energie cinetică, care va fi transformată în energie termică la impactul cu axa.

Această figură este extrasă dintr-un alt foc. Se distinge puterea radiată sub formă de radiații X.

Putere radiată sub formă de radiații X

În galben, puterea radiată sub formă de radiații X.

Concluzia acestei lecturi a tezei lui Bavay este că francezii dispun de tot know-how-ul necesar pentru a monta o experiență similară cu cea a mașinii Z ("avem aceeași acasă", într-o variantă mai mică). Personal, aș sugera modificarea compresorului, care ar avea avantajul de a face implozia "linerei mari" mai stabilă. Nu este necesar să-i dea un asemenea viraj, pentru a face ca această energie să se îndrepte spre "cagele de păsăre" în poziția superioară. Mai mult, montajul de la Gramat "cu două trepte și două linere din fire", remarcabil de ingenios (avem în Franța oameni la fel de ingenioși ca cei ruși) ar putea permite, folosind sursa de curent așa cum este ea, să se obțină același rezultat ca și americanii, chiar și cu o mașină puțin mai puțin puternică. În orice caz, dacă aș fi la Gramat, aș încerca imediat acest lucru. Chiar dacă, desigur, sunt interesat doar de aplicațiile civile ale acestei descoperiri, prima lucrare ar fi să obținem fuziunea "pură" a unei mici cantități de hidru de litiu, prin orice mijloc și oriunde, în orice cadru, în orice context. După aceea "fiecare trăiește viața lui". Civilii reconfigurează experiența pentru a o transforma într-un generator electric, iar militarii fac bombe înlocuind sursa de curent, inițial electrică, cu o sursă magneto-pirotehnică, la modul rusesc. În orice caz, dacă francezii ar începe să facă bombe cu fuziune pură, ceea ce ar fi inevitabil, nu ar fi singurii. S-a văzut efervescența care domnește în prezent în SUA. Același lucru s-ar întâmpla în Rusia și China, poate și în alte locuri.

18 iunie 2006: O sugestie, foarte schematică, de îmbunătățire a montajului lui Mathias Bavay. Convergentul nu ar fi evident cu unghiuri ascuțite. Dispozitivul ar trebui optimizat prin simulări numerice, dar mi se pare că linerul din fire nr. 1 ar trebui să fie mai stabil.

| Im