马蒂亚斯·巴瓦的法国Z机论文
法国Z机
马蒂亚斯·巴瓦的论文
2006年6月17日上传
您可以在以下网址找到这份内容详实的论文：
http://mathias.bavay.free.fr/these/sommaire.html
标题：
亚微秒磁通量压缩以获得高压和X射线
于2002年7月8日在CEG（格拉马特军事实验中心，洛特省）完成。
格拉马特发生器（见上图）可以提供250万安培的电流脉冲，持续时间为800纳秒。
格拉马特ECF电力发生器
一张特写照片显示了装置的直径，大约20米（而桑迪亚的Z机为33米）。
特写照片
格拉马特ECF装置的中心部分
巴瓦设计的装置在格拉马特和桑迪亚发生器上进行了测试，非常独特。苏联人曾发明了磁通压缩系统，其中化学炸药对由导电材料（铜或铝）制成的“套筒”施加压力。因此，套筒发生内爆，压缩内部的磁场，该磁场通过在螺线管中使用电容器组进行电放电预先建立。巴瓦论文中提出的想法是使用“线套筒”作为“活塞”，并用“磁压”代替磁通压缩器的化学压力。我们发现了两个想法：
*- 使用更轻、惯性更小的套筒
- 确保所有能量传递给套筒，因为“磁性气体”具有“零惯性”。 *
这样就得到了一个两级压缩器，有两个套筒，一个大一个小。这大致相当于如果萨哈罗夫的等离子体炮被……堵住时所得到的结果！
修改后的萨哈罗夫等离子体炮
我们重新审视初始图示。电放电在“A”腔中产生磁场。然后左侧引爆炸药，导致铜套筒膨胀。
铜锥封闭了腔体，将磁场困住，该磁场被“压缩”，试图将铝环推出铜炮和装有炸药的中心套筒之间的空间。但在新的装置中，会阻止这个环的推出，使其高速撞击炮口，产生高压。当然，我们会在铜环和右侧灰色的封闭装置之间制造真空。铝环在此过程中扮演了第二个“套筒”的角色，因为它在通过时被汽化，变成等离子体。中心套筒也发生了塑性变化。
回到巴瓦的论文。我们将看到上面装置的一些元素，但结构不同。如前所述，两个套筒都是“线套筒”，并会变成等离子体。在关闭腔体之前，必须在A腔内产生一定的磁压。剩下的就是用磁压代替爆炸产生的气体作为推进力。这样我们得到了：
马蒂亚斯·巴瓦的论文装置
为了更好地理解，可能需要将这里显示的两个阶段组合成一张图片。因此，首先展示巴瓦装置的初始状态：
马蒂亚斯·巴瓦的初始装置
这里有两次电放电，一种是紫色的“初级放电”，另一种是红色的“次级放电”。这两种放电在两个同轴的环形腔体内产生磁场。可以看到一个圆柱形套筒，实际上是由一组导线组成。在巴瓦的论文中提到，当这些导线通过强电流时，它们不会立即变成金属等离子体。相反，它们有相当长的寿命，可以达到“导线帘”向轴心移动所需时间的80%。因此，这是保持桑迪亚实验轴对称性的关键。当这个物体发生内爆时，它既不是一组并排的导线，也不是等离子体帘，而是两者的“混合”。这由Malcom Haines理论化，他称之为“壳层形成”：
“壳层”形成
在放电开始后不久，导线开始表面汽化。这些仍然坚固的导线被金属等离子体层包围。在巴瓦的论文中提到，导线保持了冷的、坚固的核心。它们在边缘汽化，释放出由金属原子组成的等离子体。当这些等离子体圆柱体相遇时，“环”就形成了。巴瓦写道，当内爆时间的80%过去时，这个环就形成了。这意味着在所有这段时间里，电流在导线中以单独的方式流动。如果在等离子体（电离气体）中可能会出现MHD不稳定性，局部电流密度和磁场强度可能会波动，但这种情况在导线帘中不会发生。
在论文中提到，金属蒸汽的膨胀速度为10,000米/秒（对于钨）和22,000米/秒（对于铝）。导线直径的数量级（共有240根）：10微米。
我没有找到不锈钢导线的膨胀速度。桑迪亚的人非常惊讶地发现，内爆结束时的温度达到了20亿度。一个可能的解释是，不锈钢蒸汽的膨胀速度较慢，这会延迟“环”的形成，而“环”中可能产生不稳定性。如前所述，导线保持了“冷核心”，因此实际上是在轴上相遇的“导线”，等离子体束在内爆的最后时刻形成。因此，冲击时的径向速度可能达到1000公里/秒，从而导致温度升高，这与……材料的改变有关。这是一个开放性问题。
在时间tm时，这些等离子体层会相遇。这样，我们在两个方面都取得了进展。这种闭合可以形成一个“密封”隔板，以防止磁场泄漏，同时，沿方位角方向的介质不均匀性会阻止MHD不稳定性的发展，并保持过程的轴对称性。
重新审视巴瓦论文的图示：