15-10-2023
Z-Машина (англ. Z machine) — экспериментальная установка и один из крупнейших в мире источников рентгеновского излучения. Предназначена для исследования вещества в условиях экстремальных температур и давлений. Установка принадлежит исследовательской лаборатории Sandia National Laboratories и располагается в городе Альбукерке, штат Нью-Мексико, США. Также её данные используются в мирных и военных атомных программах.
Содержание |
Название Z-Машина обусловлено во первых вертикальным направлением излучения (ось Z), а во вторых вертикальным приводом. Другое название для установки Z-pinch.
Z-Машина представляет собой цилиндр диаметром 32 м и высотой 6 метров, в окружении 36 радиальных электрических проводников свыше 1 м в диаметре. В центре сосуда, который для изоляции заполнен деионизированной водой, расположена вакуумная камера, диаметром 3 метра. В камере находится так называемый Z-Pinch — специальное приспособление из 300 вольфрамовых параллельных проволок в направлении оси Z высотой 20 см. Толщина вольфрамовой проволоки 10 мкм — около 1/10 толщины человеческого волоса. В центре цилиндра из проволок располагается пластиковая ёмкость, наполненная смесью Дейтерия и трития. Чтобы стал возможен термоядерный синтез смесь должна быть быстро сжата и нагрета. Это можно обеспечить давлением электромагнитного излучения с помощью рентгеновской установки.
Для создания необходимого излучения, в течение очень короткого периода менее 100 наносекунд электрический ток силой тока 20 миллионов ампер направляется одновременно через все 36 радиальных проводников. Тонкие провода вольфрама в центре испаряются, превращаясь в очень горячий, ионизированный газ — плазму. Электрический импульс создаёт сильное магнитное поле в электропроводящей плазме при этом происходит сжимание и нагревание — так называемый Пинч-Эффект. При этом материал стенок окружающих цилиндр нагревается до температуры до нескольких миллиардов градусов Кельвина. Это ведёт к тому, что этот цилиндр в течение одного момента излучает интенсивный рентгеновский импульс с пиковой мощностью 290 ТВт. Когда этот импульс достигает капсулы с дейтерием и тритием, она по давлением излучения сжимается до доли от их первоначального размера, и нагревается. В течение нескольких наносекунд достигается мощность в 80 раз превышающая потребление энергии на всей земле.
Электрическая энергия вырабатывается с помощью Генераторов Маркса.
В 2003 году учёным удалось с помощью импульса мощность 120 ТВт сжать капсулу на одну шестую часть своего первоначального размера. В этих условиях стало возможным образование из ядер дейтерия и трития ядра гелия Ученые оценивают высвободившуюся энергию в 4 мДж.
В 2006 году стало известно, что может быть изготовлена плазма с температурой свыше 2 миллиардов Кельвинов.
Из-за очень высокого напряжения оборудование подачи питания погружено в камеры, заполненные трансформаторным маслом и деионизированной водой, которые работают изоляторами. Тем не менее электромагнитный импульс создаёт свечение вокруг металлических предметов.
После окончания экспериментов планируется строительство машины нового поколения устройства — ZR-Машины . На нём планируется довести рентгеновский импульс до 350 ТВт.
Z-Машина.