Z-machine ( angl. Z machine , Z Pulsed Power Facility ) je experimentální zařízení a jeden z největších světových zdrojů rentgenového záření . Je určen pro zkoumání látek v podmínkách extrémních teplot a tlaků . Zařízení patří do výzkumných laboratoří Sandia National Laboratories a nachází se v Albuquerque , Nové Mexiko , USA . Jeho data se také používají v mírových a vojenských jaderných programech.
Název "Z-machine" je způsoben jednak vertikálním směrem záření ( osa aplikace OZ ) a jednak vertikálním pohonem. Jiný název pro nastavení je Z-pinch .
Z-stroj je válec o průměru 32 ma 6 m vysoký, obklopený 36 radiálními elektrickými vodiči o průměru přes 1 m. Ve středu nádoby, která je pro izolaci naplněna deionizovanou vodou , je vakuová komora o průměru 3 metry. Komora obsahuje tzv. Z-Pinch - speciální zařízení 300 wolframových paralelních drátů ve směru osy Z o výšce 20 cm. Tloušťka wolframového drátu je 10 mikronů - asi 1/10 tloušťky a lidský vlas. Uprostřed válce z drátů je plastová nádoba naplněná směsí deuteria a tritia . Aby byla fúze možná , musí být směs rychle stlačena a zahřátá. Toho lze dosáhnout tlakem elektromagnetického záření pomocí rentgenového přístroje.
Pro vytvoření potřebného záření během velmi krátké doby kratší než 100 nanosekund je všemi 36 radiálními vodiči veden současně elektrický proud 20 milionů ampér. Tenké wolframové dráty ve středu se vypařují a mění se ve velmi horký ionizovaný plyn - plazma . Elektrický impuls vytváří v elektricky vodivém plazmatu silné magnetické pole , přičemž dochází ke stlačení a zahřátí - tzv. Pinchův efekt . Materiál stěn obklopujících válec se zahřívá na teplotu několika miliard kelvinů . To vede k tomu, že válec na jeden okamžik[ objasnit ] vydává intenzivní rentgenový puls se špičkovým výkonem 290 TW. Když tento puls dorazí do pouzdra s deuteriem a tritiem, zmenší se pod tlakem záření na zlomek jejich původní velikosti a zahřeje se. Během několika nanosekund je dosaženo výkonu 80násobku spotřeby energie celé Země.
Napětí potřebné k vytvoření tak vysokého proudu je generováno pomocí Marxových generátorů .
V roce 2003 se vědcům podařilo pomocí 120 TW pulzu stlačit kapsli na jednu sedminu její původní velikosti [1] . Za těchto podmínek bylo možné vytvořit jádro helia z jader deuteria a tritia . Vědci odhadují uvolněnou energii na 4 MJ.
V roce 2006 bylo známo, že pomocí instalace lze získat plazmu o teplotě přes 2 miliardy kelvinů.
Napájecí zařízení je kvůli velmi vysokému napětí ponořeno v komorách naplněných transformátorovým olejem a deionizovanou vodou , které fungují jako izolanty. Elektromagnetický impuls však vytváří záři kolem kovových předmětů.
Po dokončení experimentů je plánována stavba stroje nové generace zařízení - ZR-Machines. Plánuje se zvýšení rentgenového pulsu na 350 TW.
| Experimentální zařízení termonukleární fúze | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Plazmové magnetické omezení |
| ||||||||||||||||
| Inerciální řízená termonukleární fúze |
| ||||||||||||||||
| na ozařování fúzních materiálů | |||||||||||||||||