Ядерный синтез, машина Z и чистая энергия

Последние сообщения Сфинкса

автор: Жюльен Жеффрай

21 мая 2007 года

Как можно увидеть, в течение года американцы ускорили темп, а французы замедлили.

Вернемся к прошедшему году: в марте 2006 года в США лаборатории Сандия объявляют о потрясающем открытии: машина Z случайно сгенерировала 3,7 миллиарда градусов (см. оригинальное пресс-релиз на английском). Эта экстремальная температура, в 100 раз превышающая температуру в центре Солнца, в 7 раз превышающая температуру в центре водородной бомбы и в 4 раза превышающая теоретические прогнозы без реального объяснения. С такой температурой открылась новая дорога для контролируемого ядерного синтеза, не только для изотопов водорода, как это определено классически в последовательных проектах токамаков, таких как ИТЕР или лазеры типа Мегаджоуль, но особенно новое, две ранее невозможные ядерные реакции: литий-водород (требующий минимум 500 миллионов градусов) и бор-водород (начиная с миллиарда градусов). Эти две особые ядерные реакции практически не радиоактивны - за исключением нескольких незначительных побочных реакций - и предлагают электростанции, одновременно мощные и полностью не загрязняющие, использующие в качестве топлива элементы, присутствующие на Земле в огромных количествах. Короче говоря, это энергетическое решение, которое ждет наша планета, страдающая от растущего загрязнения.

В течение всего 2006 года, возможности, связанные с машиной Z, были описаны Жан-Пьером Петитом в популярной форме:

• Надежда в этом жестоком мире
• Машина Z Сандии - Синтез без загрязнения и радиоактивности в пределах досягаемости!
• Анализ статьи Малкольма Хейнса, опубликованной в Physical Review Letters
• 3,7 миллиарда градусов и все равно никто не замечает
• Некоторые разъяснения (FAQ)
• Открытая письмо Николасу Юлоту
• Открытая письмо политикам

Существование эквивалентной французской машины, хотя и менее мощной, также было подчеркнуто: ECF Центра экспериментальной военной Грамат (CEG) в департаменте Лот. ECF означает "Эксперимент сжатия потока", но на самом деле машина называется Сфинкс.

Были предприняты различные попытки заставить национальные СМИ затронуть эту тему и заинтересовать политиков, без реального успеха (одна статья в веб-журнале Futura-Sciences и лишь краткое упоминание в Science & Vie и Sciences et Avenir). Статья для широкой аудитории, опубликованная в интернете на форуме Agoravox, не получила широкого распространения. Были попытки связаться с политиками. Научный деятель высокого уровня, отвечающий в России за вопросы ядерного синтеза, даже согласился поддержать усилия по информированию, предпринятые ЖПП и одним из его коллег, "бывшим в бомбах", написав письмо, которое должно быть вручено лично, объясняющее интерес к этой исследованию и даже предлагающее сотрудничество между Францией и Россией! Но кому в Франции передать это письмо (нужен научный ответственный, близкий к политикам), если никто не готов или не может слушать такой разговор?

К сожалению, эти попытки остались без внимания. По двум причинам:

1. Исследование синтеза по "z-pinch" или по-французски "магнитное сжатие" воспринимается, особенно с точки зрения выделенных бюджетов, как прямая конкуренция с проектом ИТЕР, другой, полностью отличающейся технологии, реализованной в нашей стране. Французские специалисты по магнитному сжатию слишком малочисленны, чтобы быть услышанными, и разочарованные, многие из них уехали работать в США на... машину Z лабораторий Сандии.
2. Эти исследования "потенциально приводят к распространению". То есть, они могут привести к созданию новых ядерных вооружений. В этом случае взрыв водородной бомбы больше не будет запускаться классической маленькой атомной бомбой, трудно производимой. Вместо этой "спички": компактная система, разработанная на основе машины Z, гораздо легче для любого государства и особенно ускользающая от любого контроля, поскольку использует "простую" мощную электронику. Стадия обогащения урана, причиняющая серьезные геополитические проблемы, но позволяющая относительному контролю распространения, станет фактически бесполезной.

Очевидная цель всего этого шума - открыть Сфинкс для гражданских исследователей, тогда как эта французская машина Z предназначена исключительно для военных инженеров. В настоящее время ее мощность в 2,5-5 миллионов ампер не способна генерировать температуру, достигнутую американской машиной Z, которая выдавала 18 миллионов. Но такой аппарат может быть легко модернизирован. Машина Z Сандии была демонтирована в сентябре 2006 года для модернизации, увеличивающей ее мощность на 50%. Программа ZR (для "переоборудованной Z") должна быть полностью функциональной летом 2007 года, с током, увеличенным до 27 миллионов ампер, все еще выдаваемых за 100 наносекунд. Ожидается, что температура, достигнутая таким образом, будет еще расти. И, как мы увидим ниже, американцы не остановятся: они уже определили новую технику для достижения 60 миллионов ампер.

Несколько месяцев назад французские военные не знали, на каком ноге стоять. С одной стороны, эти исследования кажутся очень перспективными, но ЦЭГ не имеет исследователей, способных разработать этот новый фундаментальный район. С другой стороны, ДГА хочет полностью контролировать эти исследования, чтобы при необходимости накрыть их секретом обороны, если что-то важное выйдет. Это также страх, который можно испытывать по отношению к лабораториям Сандии, на самом деле управляющимся министерством обороны и армией США (средства поступают от ННСА, Национального управления по ядерной безопасности)... и именно это и является интересом в проведении других независимых исследований в других местах. Дilemma: как открыть военный центр Грамат для граждан?

Ответ, разочаровывающий для некоторых или просто предсказуемый для других, был дан журналистом Матиё Кюре в выпуске от 16 мая 2007 года экономического ежедневного издания Les Échos, доступного в интернете по адресу:

http://www.lesechos.fr/info/metiers/4576329.htm

и мы приводим здесь содержание (интересный фрагмент выделен красным):

**

* *****

**** **

**

Les Échos

от 16 мая 2007 года

Компетенции

ЯДЕРНЫЙ

Французская машина Z игнорирует энергию

Маленький «Сфинкс».

В середине Керсака, в Центре исследований Грамат (CEG), ДГА эксплуатирует с некоторых пор небольшую французскую машину Z (2,5 миллиона ампер), названную «Сфинкс». Как и ее старшая сестра в США, она в основном используется для тестирования прочности ядерных головных частей.

В отличие от нее, она не будет иметь гражданских экспериментов. Несколько лет назад исследователи Грамата попытались подтолкнуть свою военную опеку к разнообразию исследований, без успеха.

Опросил «Les Echos», «жесткий» ЦЭГ сейчас утверждает, что у них нет никаких энергетических проектов.

Это осторожное инвестирование беспокоит специалистов по сжатию.

Французские компетенции в этом электрическом инженерном деле под угрозой, утверждает один из них.

В Великобритании эквивалентная машина, Magpie из Имперского колледжа (1,4 миллиона ампер), активно работает над магнитным сжатием, в основном на американские деньги. Недостаточно мощная, чтобы достичь целей машины Z, она используется американскими для дополнения их исследований по сжатию. Русские также готовы вкладывать в эту тему.

Теперь мы точно знаем, на что рассчитывать. Несмотря на наличие компетенций во Франции и помощь, оказанную русскими, армия решила: не будет французских гражданских исследований по синтезу с магнитным сжатием.

В это время, где находятся американцы и куда они идут? В том же номере газеты Les Échos, как будто в противоречии с упоминанием блокировки всех французских исследований в этой области, контролируемый ядерный синтез водорода с помощью машины Z широко освещается во втором статье под названием "Ядерная энергия: американская машина Z бросает вызов ИТЕР" которую вы можете прочитать по адресу:

http://www.lesechos.fr/info/metiers/4576219.htm

Вот здесь мы воспроизводим иллюстрацию этой статьи:

**Как американская машина Z синтезирует изотопы водорода
(реакция дейтерий-дейтерий, генерирующая нейтроны средней энергии 2,45 МэВ)

Это уже старая косвенная техника "hohlraum", "печь с рентгеновским излучением", сжимающая и нагревающая капсулу, содержащую изотопы водорода, до синтеза, с помощью специальной пены и проволочной клетки из вольфрама. Эксперимент был успешно проведен впервые 7 апреля 2003 года на машине Z (пресс-релиз). Прямой подход без использования техники hohlraum, с помощью сверхвысокой температуры, реакции, которые не выделяют почти никаких нейтронов (литий-водород или бор-водород), благодаря новой технике проволочной клетки из нержавеющей стали (3,7 миллиарда градусов в конце 2005 года), еще не упоминается. Но идея синтеза с магнитным сжатием начинает распространяться в французских СМИ.

До сих пор (1996-2006) машина Z лабораторий Сандия выглядела так:

Машина Z в разрезе. Обратите внимание на размер бассейна в коричневом цвете и длину линий воды в синем цвете.

Размер: 33 метра. И когда ток включается, вот электрические дуги, распространяющиеся по поверхности большого изолирующего бассейна с маслом и водой:

Короткие замыкания, текущие по поверхности машины Z, между металлическими частями, выступающими над водой

"Линии воды" позволяют увеличить мощность, поставляемую на цель, сжимая электрический импульс во времени (порядка нескольких микросекунд), поступающий от периферийных генераторов Маркса, так что окончательный импульс, поступающий на проволочную клетку в центре, длится всего 100 наносекунд.

Вопрос: как увеличить мощность? Несколько возможностей:

Первый ответ дается механически с ZR в 2007 году: сохраняется та же методика, но улучшаются компоненты. Например, все еще 36 генераторов Маркса того же размера, что и старые, но с конденсаторами, хранящими в два раза больше энергии. Лазерный запуск на газе 4 джоулей, общий для 36 коммутаторов, заменяется на 36 индивидуальных лазерных запуска. Линии передачи с изоляцией на воде вертикальные и трехплатные (ранее горизонтальные двухплатные), менее громоздкие и генерирующие меньше пузырьков и т.д.

Ничто не мешает в дальнейшем "накладывать все эти элементы". Удвоив высоту бассейна, "двойной ZR" даст механически 54 миллиона ампер.

Французский специалист Матиас Бавай, эмигрировавший в США в Сандии из-за отсутствия финансирования, полученного в Грамате во Франции, придумал машину Z, способную сразу выдать 60 миллионов ампер за 100 наносекунд, благодаря хитрой самокомпрессии магнитного потока, использующей два коаксиальных цилиндра, без взрывчатки (для деталей см. упрощенное объяснение его диссертации).

Жан-Пьер Петит, в свою очередь, предложил заменить громоздкий комплекс "генераторы Маркса + проводящие линии + бассейн" на генератор с компрессией потока с взрывчаткой, сверхкомпактное устройство, генерирующее 100 миллионов ампер, изобретенное Андреем Сахаровым в 50-х годах (генератор MK-2) или более совершенной вариации (например, генератор с дисками DEMG, более быстрый). Русские действительно мастерски владеют искусством "высоких импульсных мощностей". См. на эту тему страницу Основные принципы русских машин MHD.

Рисунок ниже является лишь схематичным. Это просто "лаборатория университета или высшей школы", с целью реализации первого приближения к этим вопросам. Генератор Сахарова, с его соленоидом, может давать очень высокие электрические токи, но время разряда слишком длинное. Чтобы узнать о сверхбыстром генераторе с взрывчаткой, посмотрите на русский DEMG, который невероятно умный ( см. в середине этой страницы ) .

Схематическая схема, предлагающая соединение между машиной Z и генератором Сахарова
Справа: MHD-генератор с индукцией, простой соленоид, окружающий цель. Внизу: сверхбыстрый коммутатор с приводом от взрывчатки

Но другая перспективная дорога для синтеза с магнитным сжатием внутри машины Z теперь начинает проявляться в США, с поддержкой русских: генератор LTD (Linear Transformer Driver), чьи очень быстрые прогрессии были объявлены в мае 2007 года лабораториями Сандии. См. на эту тему:

Z-машина, усиленная LTD --- ---