Miskienatron - Perhapsatron

The Mostatron var en tidlig fusjonskraftenhet basert på klype- konseptet på 1950-tallet. Drømt av James (Jim) Tuck mens han jobbet ved Los Alamos National Laboratory (LANL), navngav han enheten lunefullt med en sjanse for at det kan være i stand til å skape fusjonsreaksjoner.

Det første eksemplet ble bygget vinteren 1952/53, og det demonstrerte raskt en serie ustabiliteter i plasmaet som plaget knipekonseptet. En serie modifikasjoner fulgte som forsøkte å rette opp disse problemene, noe som førte til den ultimate "S-4" -modellen. Ingen av disse viste seg imidlertid fruktbare.

Historie

Tidlig fusjonsinnsats

Forskere ved Los Alamos National Laboratory hadde en lang historie med å studere kjernefusjon, og i 1946 hadde de allerede beregnet at et steady-state plasma måtte varmes opp til 100 millioner grader Celsius (180 millioner grader Fahrenheit) for å "antenne" og frigjør nettoenergi. Dette var av vital interesse for atombombenet , der bruken av en liten atombombe "trigger" ble brukt for å gi de nødvendige temperaturene.

Det var ikke lett å fange den energien i mindre industriell skala - plasma ved den temperaturen ville smelte enhver fysisk beholder. Siden plasma er elektrisk ledende, var det tydelig at det kunne inneholdes magnetisk, men riktig plassering av feltene var ikke åpenbart - Enrico Fermi påpekte at en enkel toroid ville føre til at drivstoffet drev ut av "flasken". Etter hvert ble flere ordninger studert over tid, spesielt stellarator- konseptet utviklet rundt 1950.

Z-pinch

Mørkt metallrør knust innover
Lorenz-styrken opprettet av et lynnedslag knuste denne hule lynstangen og førte til oppdagelsen av klypteknikken.

En alternativ tilnærming var "pinch" -konseptet, utviklet i Storbritannia . I motsetning til den magnetiske flasken nærmer seg, i en klypeinnretning, ble det nødvendige magnetfeltet opprettet av selve plasmaet. Siden plasmaet er elektrisk ledende, ville man skapt et indusert magnetfelt hvis man skulle lede en strøm gjennom plasmaet. Dette feltet, gjennom Lorentz-kraften , vil virke for å komprimere lederen. Når det gjelder et plasma, ville styrken kollapse den i et tynt filament og "klemme" det ned. Siden strømmen måtte være veldig stor, gjorde klypeinnretninger ikke noe forsøk på å begrense plasmaene i lengre perioder. De ville prøve å oppnå fusjonsforhold raskt og deretter trekke ut strøm fra de resulterende varme produktene.

Nypeteknikken ble patentert i 1946 av George Paget Thomson og Moses Blackman , som utforsket både lineære og toroidale klemmemaskiner. Jim Tuck ble første gang introdusert for disse konseptene i januar 1947, på et møte arrangert ved Atomic Energy Research Etablissement, Harwell . Tuck studerte Thomson-Blackman-arbeidet og konkluderte med at de ikke ville nå fusjonsforhold, men likevel ville være interessante som eksperimentelt system. Arbeidet ved Clarendon Laboratory ved Oxford University ordnet han finansiering for et eksperimentelt utstyr og begynte å montere det. Før det var fullført, ble han lokket til USA av et jobbtilbud ved University of Chicago (Illinois).

Andre lag i Storbritannia fortsatte sin innsats. Thomson ga konseptene sine videre til Stan Cousins ​​og Alan Ware, som samlet en lineær klypeinnretning av gammelt radarutstyr og startet driften i 1947. Etterfølgende eksperimenter brukte store banker av kondensatorer for å lagre energi som raskt ble dumpet i plasmaet gjennom en magnetventil pakket rundt et kort rør. Disse eksperimentene demonstrerte en rekke dynamiske ustabiliteter som fikk plasmaet til å bryte opp og treffe veggene i røret lenge før det ble komprimert eller oppvarmet nok til å oppnå de nødvendige fusjonsbetingelsene.

Etter kort tid i Chicago ble Tuck ansatt av Los Alamos for å jobbe med "Super" -prosjektet ( hydrogenbomben ), hvor han ble satt i oppgaven med å beregne det kjernefysiske tverrsnittet av deuterium - tritium- fusjonsreaksjonen. Dette arbeidet fortsatte å vekke interesse for fusjonskraft, og han brukte litt tid gjennom 1951 med å vurdere problemet.

I Los Alamos ble Tuck kjent med de amerikanske forskerne med den britiske innsatsen. På dette tidspunktet hadde Lyman Spitzer introdusert stellarator- konseptet og snakket ideen rundt energistasjonen, på jakt etter finansiering. I 1951 henvendte han seg til den amerikanske atomenergikommisjonen (AEC) for å finansiere designen. Tuck var skeptisk til Spitzers entusiasme og følte at hans aggressive utviklingsprogram var "utrolig ambisiøst". Tuck foreslo et mye mindre aggressivt program basert på klype. Begge menn presenterte ideene sine i Washington, DC, i mai 1951. I juli mottok Spitzer 50 000 dollar, og Tuck ble sendt tomhendt bort. For ikke å bli overgått, overbeviste Tuck Norris Bradbury , direktøren i Los Alamos, om å gi ham 50 000 dollar fra skjønnsmessig budsjett, ved å bruke det til å bygge kanskjeatronen.

Fortsatt overbevist om at konseptet ville virke på det første forsøket, kalte han denne tilnærmingen, med Stanislaw Ulams innspill, kanskjeatronen. Tuck satte sammen et lite team og brukte skrotede deler for å bygge den første muligens, bygget i 1952/53. Maksimaltronen brukte et toroidrør laget i den lokale glassbutikken. Sittende midt i toroiden satt en stor jernkjerne fra en transformator , som ble brukt til å indusere strømmen i gassen.

The Mostatron viste raskt de samme problemene som de britiske eksperimentene. Uansett hvor sakte strømmen ble lagt til, når den først nådde et kritisk punkt, oppstod ustabilitetene alltid. I 1954 publiserte Martin David Kruskal og Martin Schwarzschild en kritisk artikkel om saken, som antydet at alle Z-klype-enheter i seg selv var ustabile. Tuck foreslo da å legge til et andre, stødig, magnetisk felt som går langsgående langs røret, et konsept han kalte "å legge en ryggrad til plasmaet". Det ble gjort flere modifikasjoner av Probatron for å teste variasjoner på disse konseptene, men ingen av disse viste seg å være fruktbare.

Z-klype går ut av favør

Feilingen til kanskjeatron ble fulgt av feilen fra andre klypeinnretninger. Et annet team i Los Alamos hadde jobbet med en annen hurtigknipsmaskin som brukte elektriske felt i stedet for magnetisk, kjent som Columbus, med samme resultater. I mellomtiden mislyktes også den mye større ZETA- maskinen i Storbritannia, men først etter å ha publisert resultater med stor fanfare og sa at de hadde oppnådd fusjon. I 1961 var arbeidet med Z-pinch-enheter stort sett avsluttet, selv om noe forskning fortsatte med det relaterte theta-pinch- konseptet.

Tuck begrenset seg aldri til klype-konseptet, og han brukte betydelig innsats på andre konsepter - noe som førte til spøk i Los Alamos om hans tilsynelatende ufokuserte arbeid. Gjennom årene ledet han utviklingen av flere andre konsepter, inkludert picket-gjerdeaktoren , nye klype-konsepter og arbeid med mainstream-enheter.

referanser

siteringer

Bibliografi