Máquina Z
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A máquina Z é uma instalação de teste para a realização de testes de materiais sob temperaturas muito altas e condições de pressão extrema. Está nos Laboratórios Nacionais Sandia (SNL) em Albuquerque / Novo México / EUA . Deve também contribuir para o desenvolvimento de uma usina de fusão nuclear . Em 2005, era também a fonte artificial de raios-X mais poderosa .
O nome Z-machine é derivado
- da direção de saída vertical dos raios X (ver também eixo Z )
- dos fios verticais (veja abaixo)
A máquina Z é um exemplo de arranjo Z-pinch ( ou seja, Z-squeeze ) para fusão nuclear.
O cientista principal é Thomas WL Sanford .
construção
A máquina Z é um cilindro com um diâmetro de 32 me uma altura de 6 m, rodeado por 36 condutores elétricos dispostos radialmente com um diâmetro superior a 1 m. No meio do vaso, que é preenchido com água deionizada para isolamento , há uma câmara de vácuo com diâmetro de 3 m. Ele contém o chamado “ Z-Pinch ”, um arranjo cilíndrico de 300 fios de tungstênio paralelos que correm na direção Z, do tamanho de um carretel de linha (aproximadamente 20 cm de altura). Os fios de tungstênio têm um diâmetro de 10 µm, cerca de 1/7 da espessura de um fio de cabelo humano. No centro desse cilindro de arame fica a cápsula de fusão, uma bola de plástico do tamanho de um grão de pimenta cheia com uma mistura de deutério e trítio . Para que os núcleos atômicos se fundam, a cápsula deve ser comprimida a uma fração de seu tamanho original e extremamente aquecida. Isso pode ser obtido por meio da pressão de radiação de uma radiação de raios-X muito intensa.
Para gerar essa radiação de raios-X, uma corrente elétrica de até 20 milhões de amperes é enviada por todos os 36 condutores radiais exatamente ao mesmo tempo, por um tempo muito curto de menos de 100 nanossegundos . Os finos fios de tungstênio no centro evaporam repentinamente e se transformam em um gás ionizado extremamente quente - um plasma . O fluxo de corrente, então, gera um forte campo magnético no plasma (eletricamente condutor), que é fortemente comprimido e aquecido radialmente ao eixo vertical (o chamado efeito de pinça ). Como resultado, o plasma, por sua vez, aquece o material da parede do cilindro circundante a uma temperatura de até alguns bilhões de Kelvin . Como resultado, este cilindro emite um pulso intenso de raios-X por um breve momento, com uma potência de pico de 290 TW . Se esse pulso de raio-X atinge a cápsula de fusão, a pressão de radiação a comprime a uma fração de seu tamanho original e a aquece consideravelmente. Por alguns nanossegundos, é convertida cerca de 80 vezes a energia instantânea que é consumida em todo o mundo.
A energia elétrica é fornecida por geradores Marx .
o negócio
Em 2003, os cientistas conseguiram comprimir a cápsula de fusão a um sexto de seu diâmetro original usando um pulso de raios-X de 120 TW. A densidade dos núcleos de deutério aumentou duzentas vezes. Nessas condições, dois núcleos dos isótopos de hidrogênio pesado e superpesado deutério e trítio são colocados tão próximos que se fundem para formar um núcleo de hélio . Os pesquisadores estimam que sua fusão liberou uma energia de cerca de 4 mJ .
Em 2006, foi anunciado que poderia ser gerado um plasma com uma temperatura de mais de 2 bilhões de Kelvin, temperatura superior à do interior das estrelas (no centro do Sol , por exemplo, apenas cerca de 15 milhões de Kelvin são atingidos). Além disso, a energia dos raios X emitidos era quatro vezes maior do que seria de esperar com a quantidade de energia cinética fornecida. Embora esses resultados tenham sido confirmados experimentalmente várias vezes ao longo de um período de 14 meses, eles ainda não foram totalmente explicados.
A expansão para uma " máquina ZR " maior está sendo planejada. Com ele, deseja-se gerar pulsos de raios X de até 350 TW, densidades e temperaturas mais altas, e assim também liberar quantidades muito maiores de energia.
Evidência individual
- ↑ A máquina Z de Sandia excede dois trilhões de graus Kelvin. Recuperado em 7 de maio de 2010 (inglês).