Perhapsatron - Perhapsatron

O Perhapsatron foi um início de fusão dispositivo com base na pitada conceito na década de 1950. Sonhado por James (Jim) Tuck , enquanto trabalhava em Los Alamos National Laboratory (LANL), ele nomeou o dispositivo caprichosamente na chance que poderia ser capaz de criar reações de fusão.

O primeiro exemplo foi construído no inverno de 1952-1953, e é rapidamente demonstrado uma série de instabilidades no plasma que atormentado o conceito pitada. Uma série de modificações que seguido tentativa para corrigir esses problemas, que conduz ao modelo final "S-4". No entanto, nenhum destes provou frutífera.

História

esforços de fusão início

Cientistas do Laboratório Nacional Los Alamos teve uma longa história de fusão nuclear estudar, e por 1946 eles já haviam calculado que uma steady-state plasma teria de ser aquecido a 100 milhões de graus Celsius (180 milhões de graus Fahrenheit), a fim de "incendiar" e liberar energia líquida. Este era de interesse vital na bomba nuclear estabelecimento, onde o uso de uma pequena bomba atômica "gatilho" foi usado para fornecer as temperaturas necessárias.

Captura de que a energia numa escala industrial menor não seria fácil - no plasma em que a temperatura seria derreter qualquer recipiente física. Como plasma é eletricamente condutora era óbvio que ele poderia ser contido magneticamente, mas o arranjo adequado dos campos não era óbvio - Enrico Fermi apontou que um simples toroid faria com que o combustível à deriva fora da "garrafa". Vários arranjos acabaram sendo estudado ao longo do tempo, nomeadamente o stellarator conceito desenvolvido por volta de 1950.

Z-pitada

A força de Lorenz criado por um raio esmagado este oco pára-raios e levou à descoberta da técnica pitada.

Uma abordagem alternativa foi o conceito "pinch", desenvolvido no Reino Unido . Ao contrário dos garrafa magnética abordagens, num dispositivo de aperto, o campo magnético requerido foi criado pelo próprio plasma. Uma vez que o plasma é eletricamente condutora, se fosse para executar uma corrente através do plasma, que iria criar um campo magnético induzido. Este campo, através da força de Lorentz , vai actuar para compactar o condutor. No caso de um plasma, a força seria reduzi-la em um filamento fino, "beliscar"-lo para baixo. Como a corrente tinha que ser muito grande, dispositivos pitada fez nenhuma tentativa de limitar os plasmas por longos períodos. Eles iriam tentar chegar a condições de fusão rápida e, em seguida, extrair energia a partir dos produtos quentes resultantes.

A técnica pitada foi patenteado em 1946 por George Paget Thomson e Moses Blackman , que explorou ambas as máquinas pitada lineares e toroidal. Jim Tuck foi introduzido pela primeira vez a estes conceitos em janeiro de 1947, em uma reunião organizada no Research Establishment Energia Atómica, Harwell . Tuck estudou o trabalho Thomson-Blackman e concluiu que não chegariam a condição de fusão, mas, não obstante, ser interessante como um sistema experimental. Trabalhando no laboratório Clarendon na Universidade de Oxford , ele arranjou o financiamento para um dispositivo experimental e começou a montá-lo. Antes era completa, ele foi atraído para os EUA por uma oferta de trabalho na Universidade de Chicago (Illinois).

Outras equipes no Reino Unido continuou seus esforços. Thomson passou seus conceitos sobre a Cousins Stan e Alan Ware, que se reuniram um dispositivo de aperto linear fora do equipamento de radar de idade e iniciou suas operações em 1947. Siga-nos experimentos utilizados grandes bancos de capacitores para armazenar energia que foi rapidamente despejados no plasma através de um solenóide envolvida em torno de um tubo curto. Estas experiências demonstraram um certo número de instabilidades dinâmicas que causaram o plasma para quebrar-se e atingiram as paredes do tubo longo antes de ter sido comprimido ou aquecidas o suficiente para alcançar as condições de fusão requeridos.

Depois de um curto período de tempo em Chicago, Tuck foi contratado pelo Los Alamos para trabalhar no projeto "Super" (a bomba de hidrogênio ), onde ele foi colocado na tarefa de calcular o corte transversal nuclear do deutério - trítio reação de fusão. Este trabalho continuou a despertar o seu interesse em energia de fusão, e ele passou algum tempo através de 1951, considerando o problema.

Em Los Alamos, Tuck familiarizar os pesquisadores norte-americanos com os esforços britânicos. Por este ponto Lyman Spitzer tinha introduzido sua stellarator conceito e estava falando a idéia em torno do estabelecimento de energia, à procura de financiamento. Em 1951 ele se aproximou o US Comissão de Energia Atômica (AEC) para financiar o seu design. Tuck estava cético do entusiasmo de Spitzer e sentiu seu programa de desenvolvimento agressivo foi "incrivelmente ambicioso". Tuck propôs um programa muito menos agressivo baseado em aperto. Ambos os homens apresentaram as suas ideias em Washington, DC, em maio de 1951. Em julho, Spitzer recebeu US $ 50.000, e Tuck foi mandado embora de mãos vazias. Para não ficar atrás, Tuck convencido Norris Bradbury , diretor Los Alamos, para dar-lhe US $ 50.000 a partir do orçamento discricionário, usá-lo para construir o Perhapsatron.

Ainda não convencido que o conceito iria funcionar na primeira tentativa, ele chamou esta abordagem, com Stanislaw Ulam input 's, o Perhapsatron. Tuck montar uma equipe pequena e peças usadas scrounged para construir o primeiro Perhapsatron, construída em 1952-1953. O Perhapsatron usado um tubo toroidal feito na loja de vidro local. Sentando-se no meio do toróide foi um grande núcleo de ferro a partir de um transformador , o qual foi utilizado para induzir a corrente para o gás.

O Perhapsatron exibida rapidamente os mesmos problemas que os experimentos britânicos. Não importa o quão devagar a corrente foi adicionado, uma vez que ele chegou a um ponto crítico as instabilidades sempre surgiu. Em 1954, Martin David Kruskal e Martin Schwarzschild publicou um artigo crítico sobre a questão, o que sugeria que todos os dispositivos Z-pitada eram inerentemente instável. Tuck, em seguida, propôs a adição de um segundo, estável, campo magnético longitudinal que corre ao longo do tubo, um conceito que chamou de "adicionar uma espinha dorsal para o plasma". Várias modificações no Perhapsatron foram feitas para testar variações sobre esses conceitos, mas nenhuma delas se mostrou frutífera.

Z-pitada sai de favor

O fracasso da Perhapsatron foi seguido pelo fracasso de outros dispositivos de aperto. Outra equipe de Los Alamos estava trabalhando em outra máquina fast-pitada que utilizou campos elétricos em vez de magnética, conhecido como Columbus, com os mesmos resultados. Enquanto isso, o muito maior ZETA máquina no Reino Unido também não, mas só depois de publicar resultados com grande alarde dizendo que tinha conseguido com sucesso a fusão. Em 1961 o trabalho em dispositivos Z-pitada tinha em grande parte terminou, embora algumas pesquisas continua na relacionado theta pinch- conceito.

Tuck não restringiu-se ao conceito pitada, e ele passou esforço considerável por outros conceitos - o que levou a brincar dentro de Los Alamos sobre seu trabalho aparentemente sem foco. Ao longo dos anos, ele liderou o desenvolvimento de vários outros conceitos, incluindo o reator de piquete-fence , novos conceitos pitada, e trabalhar em dispositivos convencionais.

Referências

Citations

Bibliografia