Китайцы занялись строительством Z-машины

Китайские специалисты занимаются строительством установки, которая будет использоваться для моделирования условий, возникающих при термоядерном взрыве. Как пишет South China Morning Post, новая установка, аналогичная американской Z-машине, будет использоваться для исследований в области высоких энергий и ядерных процессов в интересах китайских военных. Новая установка должна заработать в ближайшие несколько лет.

Сегодня крупнейшим в мире генератором высокочастотного электромагнитного излучения является установка Z Pulsed Power Facility, расположенная в Альбукерке в Нью-Мексико. Она принадлежит Сандийским национальным лабораториям и используется для исследования вещества в условиях экстремально высоких температур и давлений. Данные, полученные с помощью американской установки, также известной как Z-машина, применяются в различных научных областях, в том числе и в изучении различных ядерных процессов, включая и моделирование термоядерного оружия.

Американская Z-машина представляет собой цилиндрическую установку диаметром 32 метра и высотой 6 метров. Она окружена 36 электрическими радиальными проводниками диаметром один метр каждый. Установка заполнена деионизированной водой. Внутри Z-машины расположена камера диаметром 3 метра, в которой размещен цилиндр из 300 очень тонких вольфрамовых проволочек. В центре этого цилиндра устанавливается пластиковая емкость со смесью дейтерия и трития. Вся установка подключена к генераторам Маркса, импульсным генераторам высокого напряжения.

Во время экспериментов генераторы кратковременно подают на установку электрический ток, который через радиальные проводники поступает на цилиндр из вольфрамовых проволочек. Последние мгновенно испаряются, превращаясь в плазму. В этой плазме под действием электрического импульса возникает мощное магнитное поле, под действием которого происходит сжимание и нагревание токового канала — камеры, в которой располагался испарившийся вольфрамовый цилиндр. Это явление называется пинч-эффектом.

При сжатии и под действием высоких температур цилиндр за очень короткий промежуток времени генерирует рентгеновский импульс, от которого капсула с дейтерием и тритием сжимается в несколько раз, а ее содержимое испытывает колоссальные давление и температуру. Во время эксперимента в 2003 году с помощью машины удалось сжать цилиндр в семь раз с помощью рентгеновского импульса мощностью 120 тераватт. В 2006 году во время экспериментов вольфрамовые нити заменили стальными. В результате в установке удалось удавалось получать плазму с температурой от 2 до 3,7 миллиардов Кельвинов.

Исследователи утверждают, что Z-машина позволяет плавить алмазы. В 2003 году на установке был получен лед VII сжиманием воды под давлением в 70-120 тысяч атмосфер. Генераторы Маркса способны обеспечивать ток от 60-70 миллионов ампер. Во время работы они сильно нагреваются. Для охлаждения генераторов, представляющих собой параллельно-последовательную сборку конденсаторов, их погружают в камеры с трансформаторным маслом и деионизированной водой.

Строительством Z-машины в Китае занимается Китайская академия инженерной физики. Установка возводится в Мяньяне в провинции Сычуань, где расположена одна из китайских лабораторий по разработке ядерного оружия. Китайские разработчики утверждают, что их установка рассчитана на генерацию энергии около 60 мегаджоулей. Для сравнения, на американской Z-машине пиковое энерговыделение было зафиксировано на уровне 4 мегаджоулей.

Утверждается, что перед началом строительства большой установки Китайская академия инженерной физики построила уменьшенный ее прототип. На этой установке были проведены около 200 экспериментов с сентября 2014-го по декабрь 2017 года. Другие подробности о китайской Z-машине не уточняются.

В 2015 году американские ученые использовали Z-машину для исследования процессов, приводящих к выпадению гелиевого дождя на Сатурне. Во время эксперимента установка использовалась для обстрела дейтерия алюминиевой пластинкой массой 2 грамма, разогнанной до скорости в 27 километров в секунду. Когда пластинка попадала в образец, внутри него создавалось высокое давление без излишнего повышения температуры. При этом изотоп водорода переходил из состояния молекулярной жидкости-диэлектрика в состояние атомной жидкости-проводника.

Василий Сычёв