Z makinesi

Z-makinesi veya Z Darbeli Güç Tesisi, dünyanın en büyük yüksek frekanslı elektromanyetik dalga üreticisidir ve aşırı sıcaklık ve basınç koşullarında malzemeleri test etmek için tasarlanmıştır. Ekim 1996'daki tadilattan bu yana, öncelikle ataletsel sıkıştırmalı füzyon (ICF) araştırma tesisi olarak kullanılmıştır. Sandia Ulusal Laboratuvarları tarafından işletilmektedir. Nükleer silahların ve nükleer füzyon darbeli enerji santrallerinin bilgisayar modellemesine yardımcı olmak için veri toplamaktadır. Z makinesi, Sandia'nın Albuquerque, New Mexico'daki ana tesisinde bulunmaktadır.
Kökeni
Z makinesinin kökenleri, ilgili fiziği daha iyi anlamak için laboratuvar ortamında bir termonükleer bombanın füzyon reaksiyonlarını çoğaltmaya ihtiyaç duyan Enerji Bakanlığına kadar takip edilebilir.
1970'lerden beri Bakanlık, tokamaklar veya küçük ışık atomlarının ayrı füzyonları gibi sürekli reaksiyonlarla füzyon reaksiyonlarından elektrik üretmenin yollarını araştırıyordu. O zaman lazerler gerekli güce sahip olmaktan uzak olduğu için, dikkate alınan ana yaklaşım ağır iyon füzyonuydu. Bununla birlikte, Q-anahtarlama ve mod-kilitleme gibi büyük ilerlemeler, lazerleri bir seçenek haline getirerek National Ignition Facility'de doruğa ulaştı ve Ağır İyon Füzyon programları aşağı yukarı hareketsiz duruma geldi. 1985 yılında Bakanlık programının Ulusal Akademiler tarafından gözden geçirilmesi ile "enerji krizinin şimdilik mümkün olmadığı" söylendi. Ağır iyon füzyon makineleri, askeri araştırmaların nükleer bombaları iyileştirmesine yardımcı olmak için kullanıldı.
Sandia'daki ilk araştırma, Gerold Yonas'ın parçacık ışını füzyon programını başlattığı ve yönettiği 1971 yılına dayanmaktaydı. where Elektronlar akla ilk gelen parçacıklardı, çünkü o zamandaki darbeli güç hızlandırıcıları onları küçük alanlarda yüksek güçte yoğunlaştırmıştı. Ancak kısa bir süre sonra elektronların füzyon yakıtını bu amaç için yeterince hızlı bir şekilde ısıtamayacakları anlaşıldı. Program daha sonra protonlar lehine elektronlardan uzaklaştı. Bunlar, bir hedefe konsantre olacak kadar iyi kontrol etmek için çok hafif olduğu ortaya çıktı ve program, lityum olan hafif iyonlara geçti.
Popular Science dergisinin Aralık 1976 sayısında ve 1977'de yayınlanan 1976 konferans bildirilerinde "Parçacık Işın Füzyonu Araştırma" başlıklı bir makale, erken çalışma ve birinci nesil makineleri açıkladı: Hydra (1972); Proto I (1975); Proto II (1977); EBFA/PBFA (elektronik ışın füzyon hızlandırıcı / parçacık ışını füzyon hızlandırıcı) (1980).
1985 yılında PBFA-II yapıldı. Ulusal Akademiler raporuna rağmen Sandia ağır iyon füzyonunu yavaş bir hızda hedeflemeye devam etti.
Scientific American'ın Kasım 1978 sayısında Yonas'ın ilk genel-kamu makalesi olan "Parçacık demetleriyle füzyon gücü" taşındı.
1996 yılında PBFA-II makinesi bir kez daha güncellendi ve PBFA-Z adını aldı. "Z makinesi" olar ak da adlandırılan makine, ilk kez Scientific American dergisinin Ağustos 1998 sayısında halka açıklandı.
İlk operasyon 1996-2006
Sandia'nın Z makinesinin temel özellikleri, 18 milyon amper ve 100 nanosaniyeden az deşarj süresidir. Tungsten tel dizisine "liner" denir. 1999 yılında Sandia iç içe tel dizileri fikrini test etti; ikinci dizi, birincisi ile faz dışı, Rayleigh-Taylor kararsızlıklarını telafi etmekteydi. 2001 yılında Sandia, sıkıştırma peletini daha iyi görüntülemek için bir araç olarak Z-Beamlet lazerini (National Ignition Facility'nin fazla ekipmanından) tanıttı. Bu, Z makinesi tarafından sıkıştırılan peletlerin şekillendirme homojenliğini doğruladı.
Sandia, 7 Nisan 2003 tarihinde Z makinesinde az miktarda döteryumun kaynaştığını açıkladı.
X-ışını jeneratörü olarak kullanılmasının yanı sıra Z makinesi, saniyede 34 kilometre hızla, Dünya'nın Güneş çevresindeki yörüngesinde seyahat ettiği saniyede 30 kilometreden daha hızlı ve Dünya'nın kurtulma hızının dört katı (su seviyesinde 3 katı) hızında küçük plakaları itmektedir. Ayrıca suyu hızlı bir şekilde 70.000 ila 12.000 atmosfer (7 ila 12 GPa) arasındaki basınçlara sıkıştırarak buz VII olarak bilinen özel bir hiperdens "sıcak buz" üretebilmektedir. Etkilenen Z-makinesi hızlandırılmış mermilerden kaynaklanan mekanik şok elmasları eritebilmektedir. Z makinesinin farklı görevlerine iyi bir genel bakış, Sandia'daki darbeli güç faaliyetlerini gözden geçiren 2002 Üç Parçalı Komite raporunda bulunmaktadır..
Bu dönemde X-ışınının gücü 10 ila 300TW arasında sıçradı. Füzyon başlangıcının bir sonraki kilometre taşını hedeflemek için başka bir yükseltme gerekliydi.