Возможно, Атрон - Perhapsatron

В Возможно, Атрон был ранним термоядерная энергия устройство на основе ущипнуть концепция 1950-х годов. Задуманный Джеймс (Джим) Так во время работы в Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL), он причудливо назвал устройство на случай, если оно способно вызывать реакции синтеза.[1]

Первый экземпляр был построен зимой 1952/53 г., и он быстро продемонстрировал серию нестабильности в плазма это преследовало концепцию зажима. Последовала серия модификаций, которые пытались исправить эти проблемы, что привело к созданию окончательной модели "S-4". Ни один из них не оказался плодотворным.

История

Ранние усилия по слиянию

Ученые из Лос-Аламосская национальная лаборатория имеют долгую историю изучения ядерного синтеза, и к 1946 году они вычислили, что установившееся состояние плазма его необходимо нагреть до 100 миллионов градусов по Цельсию (180 миллионов градусов по Фаренгейту), чтобы «зажечь» и высвободить чистую энергию.[2] Это было жизненно важно для ядерная бомба заведение, где используется небольшой Атомная бомба «Триггер» использовался для обеспечения требуемых температур.

Уловить эту энергию в меньшем промышленном масштабе будет непросто, поскольку плазма при такой температуре расплавит любой физический контейнер. Поскольку плазма электрически проводящая, было очевидно, что ее можно удерживать магнитным путем, но правильное расположение полей не было очевидным. Энрико Ферми указал, что простой тороид приведет к вытеканию топлива из «баллона».[3] Были изучены несколько аранжировок, в частности стелларатор разработан примерно в 1950 году.

Z-защемление

Трубка из темного металла раздавлена ​​внутрь
Сила Лоренца, созданная ударом молнии, раздавила эту пустоту. молниеотвод и привел к открытию техники щипка.

Альтернативным подходом была концепция «пинча», разработанная в объединенное Королевство.[3] в отличие от магнитная бутылка На подходах, в пинчевом устройстве необходимое магнитное поле создавалось самой плазмой. Поскольку плазма электрически проводящая, если бы через плазму пропустили ток, это создало бы индуцированное магнитное поле. Это поле через Сила Лоренца, будет действовать для сжатия проводника. В случае плазмы сила сжала бы ее в тонкую нить, «сжимая» ее. Поскольку ток должен был быть очень большим, пинч-устройства не пытались удерживать плазму на длительное время. Они попытаются быстро достичь условий термоядерного синтеза, а затем извлекут энергию из получаемых горячих продуктов.

Техника защемления была запатентована в 1946 г. Джордж Пэджет Томсон и Моисей Блэкман, который исследовал как линейные, так и тороидальные пинч-машины. Джим Так впервые познакомился с этими концепциями в январе 1947 г. на встрече, организованной в Научно-исследовательский центр по атомной энергии, Харвелл.[4][5] Так изучил работы Томсона-Блэкмана и пришел к выводу, что они не достигнут условия синтеза, но, тем не менее, будут интересны в качестве экспериментальной системы. Работая в Лаборатория Кларендона в Оксфордский университет, он организовал финансирование экспериментального устройства и начал его сборку. Прежде чем он был завершен, его заманили в США предложением работы в Чикагский университет (Иллинойс).[5]

Другие команды в Великобритании продолжили свои усилия. Томсон передал свои концепции Стэну Казинсу и Алану Уэру, которые собрали линейное пережимное устройство с использованием старого радарного оборудования и начали работу в 1947 году. В последующих экспериментах использовались большие группы конденсаторы для хранения энергии, которая быстро сбрасывалась в плазму через соленоид обернутый вокруг короткой трубки. Эти эксперименты продемонстрировали ряд динамических нестабильностей, из-за которых плазма распадалась и ударялась о стенки трубки задолго до того, как она была сжата или нагрета до необходимого уровня термоядерного синтеза.[3]

После недолгого пребывания в Чикаго Така нанял Лос-Аламос для работы над «Супер» проект (в водородная бомба ),[5] где он был поставлен перед задачей расчета ядерное сечение из дейтерий -тритий реакция синтеза. Эта работа продолжала вызывать у него интерес к термоядерной энергии, и в 1951 году он провел некоторое время, размышляя над этой проблемой.[6]

В Лос-Аламосе Так познакомил американских исследователей с британскими усилиями. К этому моменту Лайман Спитцер представил свой стелларатор концепция и обсуждала эту идею вокруг энергетического истеблишмента, ища финансирование. В 1951 г. он подошел к Комиссия по атомной энергии США (AEC) для финансирования его дизайна. Так скептически относился к энтузиазму Спитцера и считал его агрессивную программу развития «невероятно амбициозной».[7] Так предложил гораздо менее агрессивную программу, основанную на зажиме. Оба мужчины представили свои идеи в Вашингтоне, округ Колумбия, в мае 1951 года. В июле Спитцер получил 50 000 долларов, и Так был отправлен без финансирования.[7] Так убеждал Так, чтобы не отставать. Норрис Брэдбери, директор Лос-Аламоса, чтобы выделить ему 50 000 долларов из дискреционного бюджета, чтобы он использовал их для создания «Возможноатрона».[3]

По-прежнему не будучи убежденным, что эта концепция сработает с первой попытки, он назвал этот подход: Станислав Улам Вход, Возможноатрон.[6][8] Так собрал небольшую команду и, используя найденные детали, построил первый «Возможноатрон» в 1952/53 году.[3] В «Возможноатроне» использовалась тороидальная трубка, сделанная в местном стекольном магазине. В центре тороида находился большой железный сердечник из трансформатор, который использовался для наведения тока в газ.

«Возможноатрон» быстро обнаружил те же проблемы, что и британские эксперименты. Независимо от того, как медленно добавлялся ток, как только он достигал критической точки, возникала нестабильность. В 1954 г. Мартин Дэвид Крускал и Мартин Шварцшильд опубликовал критическую статью по этой проблеме, в которой говорилось, что все устройства Z-pinch изначально нестабильны.[9] Так предложил добавить второе постоянное магнитное поле, проходящее продольно вдоль трубки, концепцию, которую он назвал «добавлением основы к плазме». В «Возможноатрон» было внесено несколько модификаций для проверки вариаций этих концепций, но ни одна из них не оказалась плодотворной.[10]

Z-pinch выходит из употребления

После провала компании «Возможноатрон» последовали отказы других устройств пережима. Другая команда в Лос-Аламосе работала над другой машиной для быстрого зажима, известной как Колумб, которая использовала электрические поля вместо магнитных, давая те же результаты. Между тем гораздо больший ZETA Machine в Великобритании также потерпели неудачу, после того как с большой помпой опубликовали результаты, в которых говорилось, что они успешно достигли синтеза. К 1961 году работа над устройствами Z-pinch в основном закончилась, хотя некоторые исследования продолжались. тета-щепотка концепция.[10]

Так никогда не ограничивался концепцией щипка, и он потратил значительные усилия на другие концепции, что привело к шуткам в Лос-Аламосе по поводу его явно несфокусированной работы.[11] На протяжении многих лет он руководил разработкой нескольких других концепций, в том числе реактор с забором, новые концепции зажима и работа на основных устройствах.

Рекомендации

  1. ^ Браун, Лори М .; Паис, Авраам; и Пиппард, А. «Физика ХХ века», п. 1636 г., CRC Press, ISBN  0-7503-0310-7. Доступ 8 октября 2010 г.
  2. ^ Филлипс, стр. 64
  3. ^ а б c d е Филлипс, стр. 65
  4. ^ Герман, стр. 40
  5. ^ а б c Бромберг, стр. 20
  6. ^ а б Бромберг, стр. 25
  7. ^ а б Бромберг, стр. 21 год
  8. ^ Герман, стр. 41 год
  9. ^ Краскал, Мартин; Шварцшильд, Мартин (1954). «Некоторые нестабильности полностью ионизированной плазмы». Труды Лондонского королевского общества, серия A. 223 (1154): 348. Дои:10.1098 / rspa.1954.0120.
  10. ^ а б Филлипс, стр. 66
  11. ^ Бромберг, стр. 58

Библиография