Z-machine ( eng. Z machine , Z Pulsed Power Facility ) er et forsøgsanlæg og en af verdens største kilder til røntgenstråler . Det er beregnet til undersøgelse af stof under forhold med ekstreme temperaturer og tryk . Anlægget tilhører forskningen Sandia National Laboratories og er beliggende i Albuquerque , New Mexico , USA . Dens data bruges også i fredelige og militære atomprogrammer.
Navnet "Z-maskine" skyldes for det første den vertikale strålingsretning ( OZ applicate axis ), og for det andet det vertikale drev. Et andet navn for opsætningen er Z-pinch .
Z-maskinen er en cylinder på 32 m i diameter og 6 m høj, omgivet af 36 radiale elektriske ledere over 1 m i diameter. I midten af beholderen, som er fyldt med deioniseret vand til isolering , er der et vakuumkammer med en diameter på 3 meter. Kammeret indeholder den såkaldte Z-Pinch - en speciel enhed af 300 wolfram parallelle tråde i retning af Z-aksen, 20 cm høj. Tykkelsen af wolframtråden er 10 mikron - cirka 1/10 af tykkelsen af en menneskehår. I midten af cylinderen af tråde er en plastikbeholder fyldt med en blanding af deuterium og tritium . For at fusion skal være mulig , skal blandingen hurtigt komprimeres og opvarmes. Dette kan opnås ved elektromagnetisk strålingstryk ved hjælp af en røntgenmaskine.
For at skabe den nødvendige stråling over en meget kort periode på mindre end 100 nanosekunder, ledes en elektrisk strøm på 20 millioner ampere samtidigt gennem alle 36 radiale ledere. Tynde wolframtråde i midten fordamper og bliver til en meget varm ioniseret gas- plasma . En elektrisk impuls skaber et stærkt magnetfelt i et elektrisk ledende plasma, mens der sker kompression og opvarmning - den såkaldte Pinch-effekt . Materialet i væggene, der omgiver cylinderen, opvarmes til en temperatur på flere milliarder kelvin . Dette fører til, at cylinderen for et øjeblik[ klargør ] udsender en intens røntgenpuls med en spidseffekt på 290 TW. Når denne puls når kapslen med deuterium og tritium, krymper den under strålingstrykket til en brøkdel af deres oprindelige størrelse og opvarmes. Inden for få nanosekunder nås en effekt på 80 gange energiforbruget af hele Jorden.
Den spænding, der kræves for at skabe en så høj strøm, genereres ved hjælp af Marx Generatorer .
I 2003 lykkedes det for forskere at bruge en 120 TW-puls til at komprimere kapslen til en syvendedel af dens oprindelige størrelse [1] . Under disse forhold blev dannelsen af en heliumkerne fra deuterium- og tritiumkerner mulig . Forskere anslår den frigivne energi til 4 MJ.
I 2006 blev det kendt, at man ved hjælp af installationen kan opnå plasma med en temperatur på over 2 milliarder kelvin.
På grund af den meget høje spænding er strømforsyningsudstyret nedsænket i kamre fyldt med transformerolie og deioniseret vand , der fungerer som isolatorer. Imidlertid skaber den elektromagnetiske puls en glød omkring metalgenstande.
Efter afslutningen af eksperimenterne er det planlagt at bygge en maskine af en ny generation af enheder - ZR-Machines. Det er planlagt at øge røntgenpulsen til 350 TW.
Eksperimentelle installationer af termonuklear fusion | |||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Plasma magnetisk indeslutning |
| ||||||||||||||||
Inerti styret termonuklear fusion |
| ||||||||||||||||
International Fusion Materials |