İçeriğe atla

Z makinesi

Koordinatlar: 35°02′08″N 106°32′33″W / 35.035451°K 106.542522°B / 35.035451; -106.542522
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,[1] 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.[2] 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.[3] 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.[4] where[5][6] 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:[7][8] Hydra (1972); Proto I (1975); Proto II (1977); EBFA/PBFA (elektronik ışın füzyon hızlandırıcı / parçacık ışını füzyon hızlandırıcı) (1980).

1985 yılında PBFA-II yapıldı.[9][10] 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.[11]

1996 yılında PBFA-II makinesi bir kez daha güncellendi ve PBFA-Z adını aldı.[1][12] "Z makinesi" olar ak da adlandırılan makine, ilk kez Scientific American dergisinin Ağustos 1998 sayısında halka açıklandı.[13]

İlk operasyon 1996-2006

Sandia'nın Z makinesinin temel özellikleri,[14] 18 milyon amper ve 100 nanosaniyeden az deşarj süresidir. Tungsten tel dizisine "liner" denir.[15] 1999 yılında Sandia iç içe tel dizileri fikrini test etti;[16] 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.[17] Bu, Z makinesi tarafından sıkıştırılan peletlerin şekillendirme homojenliğini doğruladı.

Sandia, 7 Nisan 2003 tarihinde Z makinesinde az miktarda döteryumun kaynaştığını açıkladı.[18]

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.[19] 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.[20] Etkilenen Z-makinesi hızlandırılmış mermilerden kaynaklanan mekanik şok elmasları eritebilmektedir.[21] Z makinesinin farklı görevlerine iyi bir genel bakış, Sandia'daki darbeli güç faaliyetlerini gözden geçiren 2002 Üç Parçalı Komite raporunda bulunmaktadır.[22]

Bu dönemde X-ışınının gücü 10 ila 300TW arasında sıçradı.[23] Füzyon başlangıcının bir sonraki kilometre taşını hedeflemek için başka bir yükseltme gerekliydi.[24]

Kaynakça

  1. ^ a b "Sandia National Laboratories - News Releases". Sandia.gov. 9 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2018. 
  2. ^ "FAQs". Fusionpowercorporation.com. 21 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  3. ^ "1985 ICF Review by the National Academies". Fusionpowercorporation.com. 21 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  4. ^ Particle beam fusion program publications and related reports, January 1971 to July 1979 (Book, 1979). WorldCat.org. 2 Mayıs 2015. OCLC 079670227. 
  5. ^ YouTube'da video
  6. ^ "Gerry Yonas : Resume" (PDF). Bnsl.org. 20 Haziran 2015 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  7. ^ "Popular Science". Aralık 1976. 9 Ocak 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015 – Google Books vasıtasıyla. 
  8. ^ "Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1976 : Vol. 1" (PDF). Naweb.iaea.org. 3 Mart 2016 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  9. ^ "Saturn News Release". Sandia.gov. 24 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  10. ^ Harrison, J.L. (Ekim 1979). "PBFA control and monitor system | SciTech Connect" (PDF). Osti.gov. 25 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  11. ^ Yonas, G. (1978). "Fusion power with particle beams". Scientific American. Adsabs.harvard.edu. 239 (5): 50-61. Bibcode:1978SciAm.239e..50Y. doi:10.1038/scientificamerican1178-50. 
  12. ^ Spielman, R. B.; Breeze, S. F.; Deeney, C. (Temmuz 1996). "PBFA Z: A 20-MA z-pinch driver for plasma radiation sources | SciTech Connect" (PDF). Osti.gov. 25 Mayıs 2021 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  13. ^ "Fusion nucléaire et striction axiale". pescadoo.net. 4 Ekim 2012 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Haziran 2020. 
  14. ^ "Sandia National Laboratories - News Releases". Sandia.gov. 9 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  15. ^ "Sandia Z accelerator". Sandia.gov. 28 Nisan 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  16. ^ "News Release - Z machine". Sandia.gov. 7 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  17. ^ Neal Singer. "News Release - Z-Beamlet". Sandia.gov. 24 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  18. ^ "Sandia National Laboratories - News Release - Z produces fusion neutrons". Sandia.gov. 3 Haziran 2003 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 14 Haziran 2020. 
  19. ^ "Sandia National Labs: News: Title". Share.sandia.gov. 6 Haziran 2005. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  20. ^ "Ice created in nanoseconds by Sandia's Z machine - March 15, 2007". Sandia.gov. 15 Mart 2007. 17 Ekim 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  21. ^ "Z machine melts diamond to puddle". Share.sandia.gov. 2 Kasım 2006. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  22. ^ "Pulsed Power Peer Review Committee Report" (PDF). Sandia.gov. 3 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi (PDF). Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  23. ^ "Pulsed Power Graph" (PDF). Sandia.gov. 24 Eylül 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 
  24. ^ "Z's $61.7 million refurbishment to advance fusion machine's capabilities". Share.sandia.gov. 4 Mart 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 20 Haziran 2015. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Atom</span> tüm maddelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini taşıyan en küçük yapıtaşı

Atom veya ögecik, bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en küçük yapı taşıdır. Atom Yunancada "bölünemez" anlamına gelen "atomos"tan türemiştir. Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440'lı yıllarda yaşamış Demokritos'tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece taramalı tünelleme mikroskobu vb. ile incelenebilir. Bir atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon olarak adlandırılır. İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon ve atomlarla etkileşime girerler.

<span class="mw-page-title-main">Ernest Rutherford</span> Yeni Zelanda asıllı İngiliz fizikçi (1871-1937)

Ernest Rutherford, Yeni Zelandalı-İngiliz deneysel fizikçidir. 1908 yılı Nobel Kimya Ödülü sahibi.

<span class="mw-page-title-main">Fermilab</span>

Fermilab, Amerika Birleşik Devletleri'nde Chicago kenti yakınlarındaki Batavia'da yer alan bir parçacık fiziği laboratuvarıdır. 1967'de National Accelerator Laboratory adıyla kurulmuş, 1974'te Nobel ödüllü fizikçi Enrico Fermi'nin anısına adı Fermi National Accelerator Laboratory olarak değiştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Devridaim makinesi</span>

Devridaim makinesi, kelimesi kelimesine alındığında kendi kendine sonsuza dek çalışan makineleri tanımlar. Ancak daha geniş tanımı, enerji girişinden daha fazla enerji çıkışı sağlayan sistemleri kapsar. Bu çeşit makineler, fiziğin temel yasalarından biri olan, enerjinin yoktan var edilemeyeceğini ve yok edilemeyeceğini belirten enerjinin korunumunu ihlal ederler. En sık rastlanan devridaim makineleri, sürtünme ve hava direncine rağmen hareketini sürdürebildiği iddia edilen makinelerdir. Enerjinin korunumu kanununa göre bu tarz makineler çalışamaz.

<span class="mw-page-title-main">Parçacık hızlandırıcı</span>

Parçacık hızlandırıcı, yüklü parçacıkları yüksek hızlara çıkarmak ve demet halinde bir arada tutmak için elektromanyetik alanları kullanan araçların genel adıdır. Büyük hızlandırıcılar parçacık fiziğinde çarpıştırıcılar olarak bilinirler. Diğer tip parçacık hızlandırıcılar, kanser hastalıklarında parçacık tedavisi, yoğun madde fiziği çalışmalarında senkrotron ışık kaynağı olmaları gibi birçok farklı uygulamalarda kullanılır. Şu an dünya çapında faaliyette olan 30.000'den fazla hızlandırıcı bulunmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik üreteci</span> Mekanik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren aygıt

Elektrik üretiminde jeneratör, harekete dayalı gücü veya yakıta dayalı gücü harici bir devrede kullanılmak üzere elektrik gücüne dönüştüren bir cihazdır. Mekanik enerji kaynakları arasında buhar türbinleri, gaz türbinleri, su türbinleri, içten yanmalı motorlar, rüzgar türbinleri ve hatta el krankları bulunur. İlk elektromanyetik jeneratör olan Faraday diski, 1831 yılında İngiliz bilim adamı Michael Faraday tarafından icat edildi. Jeneratörler elektrik şebekeleri için neredeyse tüm gücü sağlar.

<span class="mw-page-title-main">Plazma</span> gaz haldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal reaksiyonun kontrollü etkileşim süreci

Plazma, gaz hâldeki maddelerin manyetik kutuplaştırmaya bağlı doğrusal noktalarda oluşan fiziksel ve kimyasal tepkimenin kontrollü etkileşim sürecine verilen genel ad. Daha kolay bir tanımla; atomun elektronlardan arınmış hâlidir.

<span class="mw-page-title-main">Siklotron</span> bir çeşit parçacık hızlandırıcı

Siklotron bir çeşit parçacık hızlandırıcıdır. Siklotronlar yüklü parçacıkları yüksek frekanslı alternatif gerilim kullanarak hızlandırır.

<span class="mw-page-title-main">Nükleer fizik</span> atom çekirdeğinin yapısı ve davranışı ile uğraşan fizik alanı

Nükleer fizik veya çekirdek fiziği, atom çekirdeklerinin etkileşimlerini ve parçalarını inceleyen bir fizik alanıdır. Nükleer enerji üretimi ve nükleer silah teknolojisi nükleer fiziğin en çok bilinen uygulamalarıdır fakat nükleer tıp, manyetik rezonans görüntüleme, malzeme mühendisliğinde iyon implantasyonu, jeoloji ve arkeolojide radyo karbon tarihleme gibi birçok araştırma da nükleer fiziğin uygulama alanıdır.

<span class="mw-page-title-main">Luis Alvarez</span> Amerikalı fizikçi

Luis Walter Alvarez Amerikalı deneysel fizikçi, mucit ve 1968 yılında Nobel Fizik Ödülü kazanmış profesördür. Amerikan Fizik Dergisi “Luis Alvarez yirminci yüzyılın en başarılı ve üretici deneysel fizikçilerinden biriydi” yorumunu yaptı.

Plazma Odak Makinesi (DPF) elektromanyetik ivme ve basınç kullanarak, nükleer füzyon yapmaya ve nötron ve röntgenlerin emisyon yaptırmaya yetecek kadar sıcak ve yoğun kısa ömürlü bir plazma üretmekte kullanılır. Plazmanın elektromanyetik basıncına pinch adı verilir. Bu birbirinden bağımsız olarak 1954'te N.V. Filippov ve 1960 başlarında J.W. Mather tarafından icat edilmiştir. Plazmanın odağı pinch yapmadan plazmoid formunda plazma enjekte eden yüksek kuvvetli plazma silahına (HIPGD) (ya da sadece plazma silahı) benzerlik gösterir.

Nükleer bağlanma enerjisi, atomun çekirdeğini bileşenlerine ayırmak için gereken enerjidir. Bu bileşenler nötron, proton ve nükleondur. Bağ enerjisi genelde pozitif işaretlidir çünkü çoğu çekirdek parçalara ayrılmak için net bir enerjiye ihtiyacı vardır. Bu yüzden, genelde bir atomun çekirdeğinin kütlesi ayrı ayrı ölçüldüğünde daha azdır. Bu fark nükleer bağlanma enerjisidir ki bu enerji birbirini tutan bileşenlerin uyguladığı kuvvet tarafından sağlanır. Çekirdeği bileşenlerine ayırırken, kütlenin bir kısmı büyük bir enerjiye dönüştürülür bu yüzden bir kısım kütle eksilir, eksik kütlede bir fark yaratır çekirdekte. Bu eksik kütle, kütle eksiği diye bilinir ve çekirdek oluşurken çıkan enerjiye takabül eder.

<span class="mw-page-title-main">Füzyon roketi</span>

Füzyon roketi, verimlilik ve büyük kütleli yakıtlar taşıma gereksinimi olmaksızın uzayda uzun vadeli ivme sağlayabilecek füzyon enerjisi ile çalışan kuramsal bir roket tasarımıdır. Tasarım füzyon enerjisi teknolojisindeki gelişimin bugünkü sınırların ötesinde ve uzay araçlarının yapımının günümüzdekinden daha büyük ve daha karmaşık olmasına dayanır. Daha küçük ve daha hafif füzyon reaktörleri manyetik hapsetme ve plazma kararsızlığının engellemesi için daha karmaşık yöntemlerin keşfi ile gelecekte mümkün olabilir. Füzyon enerjisi daha hafif ve daha yoğunlaştırılmış alternatifler sağlayabilir.

<span class="mw-page-title-main">Antimadde roketi</span>

Antimadde roketi, güç kaynağı olarak antimadde kullanması önerilen bir roket sınıfıdır. Bu hedefi gerçekleştirmeye kalkışan birçok tasarım vardır. Bu tür roketlerin yararı madde-antimadde karışımının değişmez kütlesinin büyük bir kısmının antimadde roketlerinin diğer önerilen roket sınıflarından çok daha fazla enerji yoğunluğunun ve özgül itici kuvvetinin olmasını sağlayan enerjiye dönüşebilmesidir.

<span class="mw-page-title-main">Stellaratör</span> Bir tür füzyon reaktörü

Stellaratör kontrollü bir nükleer füzyon reaksiyonunu sürdürmek için sıcak plazmayı manyetik alanlarla sınırlandırmak için kullanılan bir cihazdır. Adı, Güneş'in güç kaynağından yararlanma olanağı anlamına gelmektedir. Z-pinch ve manyetik ayna ile birlikte en eski füzyon enerjisi aygıtlarından biridir.

<span class="mw-page-title-main">Sandia Ulusal Laboratuvarları</span>

Sandia Ulusal Laboratuvarları, Ulusal Nükleer Güvenlik İdaresi araştırma ve geliştirme laboratuvarlarından biridir. Birincil görevi, nükleer silahların nükleer olmayan bileşenlerini geliştirmek, tasarlamak ve test etmektir. Ana kampüsü, Albuquerque'deki Kirtland Hava Üssü'nde, diğeri ise Livermore'da Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'nın yanında yer almakta olup ayrıca Hawaii'de Waimea'da bir test tesisi bulunmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Çarpıştırıcı</span>

Çarpıştırıcı, yönlendirilmiş parçacık ışınlarını içeren bir tür parçacık hızlandırıcıdır. Çarpıştırıcılar, halka hızlandırıcı veya doğrusal hızlandırıcı olabilir ve tek bir parçacık ışınını durağan bir hedefe veya başka bir ışına çarpıştırabilirler.

<span class="mw-page-title-main">ASDEX Yükseltmesi</span>

ASDEX Yükseltmesi 1991 yılında Garching, Max Planck Plazma Fiziği Enstitüsü'nde hayata geçen bir yönlendirici/saptırıcı tokamaktır. Şu anda, stellaratör Wendelstein 7-X'ten sonra Almanya'nın en büyük ikinci füzyon deneyidir.

<span class="mw-page-title-main">Matriks-destekli lazer desorpsiyon/iyonizasyonu</span>

Kütle spektrometrisinde, matris destekli lazer desorpsiyon/iyonizasyonu (MALDI), minimum parçalanma ile büyük moleküllerden iyonlar oluşturmak için bir lazer enerjisi emici matris kullanan bir iyonizasyon tekniğidir. Daha geleneksel iyonizasyon yöntemleriyle iyonize edildiğinde kırılgan olma ve parçalanma eğiliminde olan biyomoleküllerin ve büyük organik moleküllerin analizinde uygulanmıştır. Gaz fazında büyük moleküllerin iyonlarını elde etmenin nispeten yumuşak bir yolu olması bakımından elektrosprey iyonizasyonuna (ESI) benzer, ancak MALDI tipik olarak çok daha az sayıda çok-yüklü iyon üretir.

İyon siklotron rezonansı, iyonların manyetik bir alandaki hareketiyle ilgili bir olgudur. Bir siklotrondaki iyonları hızlandırmak ve özellikle Fourier dönüşümü iyon siklotron rezonans kütle spektrometreleri ile kütle spektrometresinde iyonize bir analitin kütlelerini ölçmek için kullanılır. Ayrıca yüklü türler içermesi koşuluyla, seyreltik bir gaz karışımındaki kimyasal reaksiyonların kinetiğini izlemek için de kullanılabilir.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.