Scepter (termoyadroviy reaktor) - Sceptre (fusion reactor)

Asa erta edi termoyadroviy quvvat ga asoslangan qurilma Z-chimchilash tushunchasi plazma 1957 yildan buyon Buyuk Britaniyada qurilgan qamoqxona. Ular o'zlarining tarixini asl chimchilash mashinalari bilan bog'laydigan bir qator qurilmalarning yakuniy versiyalari edi. London Imperial kolleji 1947 yilda Cousins ​​and Ware tomonidan. Buyuk Britaniyaning termoyadroviy ishlari 1950 yilda tasniflanganda, Ware guruhi Associated Electric Industries (AEI) laboratoriyalari Aldermaston. Jamoa ushbu sa'y-harakatlarni qo'llab-quvvatlash uchun yuqori kuchlanishli metall naychalardan foydalanish bilan bog'liq muammolar ustida ish olib bordi Xarvell. Qachon Haruellniki ZETA AEI tezkor termoyadroviy ishlab chiqargan bo'lsa kerak, natijada AEI tezda o'zlarining natijalarini sinab ko'rish uchun kichikroq Scepter mashinasini yaratdi. Scepter shuningdek, ZETA eksperimentini tasdiqlagan holda, neytronlarni ishlab chiqardi. Keyinchalik, neytronlarning soxta ekanligi aniqlandi va Buyuk Britaniyaning Z-pinch bo'yicha ishi 1960 yillarning boshlarida tugadi.

Tarix

Fon

Buyuk Britaniyadagi chimchilashning batafsil tarixi uchun qarang ZETA

Buyuk Britaniyada termoyadroviy tadqiqotlar eng kam byudjetdan boshlandi Imperial kolleji 1946 yilda. Qachon Jorj Paget Tomson dan mablag 'ololmadi John Cockcroft "s Atom energetikasi tadqiqotlari tashkiloti (AERE), u loyihani Sten Kuzins va Alan Varning ikkita talabasiga topshirdi. Ular 1947 yil yanvar oyida kontseptsiya ustida ishlashni boshladilar,[1] shisha naycha va eski radar qismlari yordamida. Ularning kichik eksperimental qurilmasi qisqa vaqt ichida yorug'likni yaratishga qodir edi. Biroq, nurning tabiati sir bo'lib qoldi, chunki ular uning haroratini o'lchash usulini topa olmadilar.[2]

Asarga ozgina qiziqish bildirildi, garchi u buni sezgan bo'lsa ham Jim Tak, hamma narsa birlashma bilan qiziqqan. U, o'z navbatida, Piter Tonemannga tushunchalarni taqdim etdi va ikkalasi ham xuddi shunday kichik mashinani ishlab chiqdilar Oksford universiteti "s Klarendon laboratoriyasi. Tuck the uchun qoldi Chikago universiteti qurilma qurilishidan oldin.[3] Ko'chib o'tgandan keyin Los-Alamos, Tuck u erda chimchilash tushunchasini taqdim etdi va oxir-oqibat Perhapsatron xuddi shu chiziqlar bo'ylab.

1950 yil boshida Klaus Fuks Buyuk Britaniya va AQSh atom sirlarini SSSRga topshirganini tan oldi. Sifatida termoyadroviy qurilmalar ko'p miqdorda ishlab chiqaradi neytronlar uchun yadro yoqilg'isini boyitish uchun ishlatilishi mumkin atom bombalari, Buyuk Britaniya darhol barcha termoyadroviy ishlarini tasnifladi. Tadqiqot davom ettirish uchun etarlicha muhim deb hisoblandi, ammo universitet sharoitida maxfiylikni saqlash qiyin edi. Ikkala jamoani xavfsiz joylarga ko'chirish to'g'risida qaror qabul qilindi. Ware boshchiligida imperatorlik jamoasi tashkil etildi Associated Electric Industries (AEI) laboratoriyalari Aldermaston noyabrda[1] Thonemann boshchiligidagi Oksford jamoasi ko'chib o'tdi UKAEA Xarvell.[4]

Ehtimol, harakatdagi beqarorlikning dastlabki fotosurati - Aldermastondagi 3 dan 25 gacha pireks naychasi.

1951 yilga kelib ko'plab chimchilash moslamalari mavjud edi; Amakivachchalar va Uare bir nechta ta'qib qiluvchi mashinalarni, Tak o'zining Perhapsatronini va Los-Alamosdagi yana bir guruh Kolumb deb nomlangan chiziqli mashinani qurdilar. Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, Fuch Sovet Ittifoqiga Buyuk Britaniyaning dastlabki faoliyati to'g'risida ma'lumot uzatgan va ular chimchilash dasturini ham boshlashgan.

1952 yilga kelib mashinalarda nimadir noto'g'ri bo'lganligi hammaga ayon bo'ldi. Amalga oshirilgandek, plazma avval kutilganidek siqib chiqadi, so'ngra sinusoidal shaklga o'tib ketma-ket "burmalar" paydo bo'ladi. Tashqi qismlari idishning devorlariga urilganda, oz miqdordagi material plazma ichiga tushib, uni sovutib, reaktsiyani buzadi. Ushbu "kink beqarorligi" deb ataladigan narsa asosiy muammoga aylandi.

Amaliy ish

Aldermastonda Imperator jamoasi rahbarligi ostida edi Tomas Allibone. "Haruell" jamoasiga nisbatan Aldermaston jamoasi tezroq chimchilash tizimlariga e'tibor qaratishga qaror qildi. Ularning elektr ta'minoti yirik bankdan iborat edi kondansatörler umumiy quvvati 66000 Jyul[5] (to'liq kengaytirilganda) yoqilgan uchqun bo'shliqlari bu tizimga saqlangan quvvatni yuqori tezlikda tushirishi mumkin. Harvell qurilmalari sekinroq ko'tarilayotgan chimchilash oqimlaridan foydalangan va bir xil sharoitlarga erishish uchun kattaroq bo'lishi kerak edi.[6]

Kink beqarorligini hal qilish bo'yicha dastlabki takliflardan biri vakuum kamerasi uchun shisha o'rniga yuqori o'tkazuvchan metall naychalardan foydalanish edi. Plazma naychaning devorlariga yaqinlashganda, harakatlanuvchi tok metallda magnit maydon hosil qiladi. Ushbu maydon, tufayli Lenz qonuni, plazmaning unga qarab harakatlanishiga qarshi chiqdi, umid qilamanki uning idishni yon tomonlariga yaqinlashishini sekinlashtiradi yoki to'xtatadi. Tak bu kontseptsiyani "plazma orqa miya berish" deb atagan.

Allibone, aslida Metropolitan-Vikers, ularni elektr izolyatsiya qilish uchun chinni kichik qo'shimchalardan foydalangan holda metall devorli rentgen naychalarida ishlagan. U termoyadroviy tajribalari uchun xuddi shu narsani sinab ko'rishni taklif qildi, bu esa shisha naychalarga qaraganda yuqori haroratga olib kelishi mumkin. Ular 20 santimetr katta o'qdan iborat chinni naychadan boshladilar va u parchalanishidan oldin plazma ichiga 30 kA tokni kiritishga muvaffaq bo'lishdi. Buning ortidan ular alyuminiy versiyasini qurishdi, ular ikki qismga bo'lingan, ular orasida slyuda qo'shimchalari bo'lgan. Ushbu versiya ikkala yarim o'rtasida tortishuvlarga duch keldi.[1]

Metall naycha oldinda ekanligiga ishongan holda, jamoa boshq arqoni muammosini hal qilish uchun turli xil materiallar va qurilish texnikasi bilan uzoq eksperimentlarni boshladilar. 1955 yilga kelib ular 64 segmentdan iborat bo'lib, ular umid baxsh etdi va 60 kJ kondensatorli bank yordamida ular 80 kA razryadlarni chiqara oldilar.[5] Naycha yaxshilangan bo'lsa-da, u xuddi shu beqarorlik beqarorligidan aziyat chekdi va ushbu yondashuv ustida ishlash qoldirildi.[7]

Muammoni yaxshiroq tavsiflash uchun jamoa 12 dyuymli teshik va 45 dyuymli diametrli kattaroq alyuminiy torus qurishni boshladilar va uni poyga yo'li shaklida cho'zish uchun ikkita tekis uchastkani joylashtirdilar. "Qalampir idishi" deb nomlanuvchi tekis uchastkalarda bir qator teshiklar ochilgan va shu sababli ularning barchasi apparatdan bir oz masofada joylashgan bitta markazga ishora qilgan.[5] Fokus nuqtasiga joylashtirilgan kamera butun plazma ustunini tasvirga olishga muvaffaq bo'ldi va bu ularning beqarorlik jarayoni haqidagi tushunchalarini sezilarli darajada yaxshiladi.[7]

Ushbu masalani o'rgangan Shavranov, Teylor va Rozenblyutlar tizimga ikkinchi magnit maydonni qo'shish g'oyasini ishlab chiqdilar, bu vakuum naychasi atrofida aylanadigan magnitlar tomonidan hosil bo'lgan barqaror toroidal maydon. Ikkinchi maydon plazmadagi elektronlar va deuteronlarni kuch chiziqlari orbitasida aylantirib, chimchilashning o'zi hosil qilgan maydonda kichik kamchiliklarning ta'sirini kamaytiradi. Bu AQShga ham, Buyuk Britaniyaga ham katta qiziqish uyg'otdi. Tomson, ishlaydigan qurilmaga ega bo'lish imkoniyati va AQShga aniq qiziqish bilan qurollanib, juda katta ZETA mashinasini tasdiqladi.

Asa

Aldermastonda xuddi shu ma'lumotdan foydalanib, Ware's jamoasi mavjud kondensator bankida mavjud bo'lgan 60 kJ bilan ular mis bilan qoplangan kvarts naychasida teshikning 2 dyuymli va 10 dyuymli diametrida yoki barcha sharoitlarda kerakli shartlarga erishishini hisoblashdi. mis versiyasi teshikda 2 dyuym va bo'ylab 18 dyuym. Ikkala ish ham I va II tayoq kabi parallel ravishda boshlandi.[7]

Biroq, ikkalasi ham tugamasdan oldin ZETA Harvell jamoasi 1957 yil avgustida barqaror plazmalarga erishgan edi. Aldermaston jamoasi o'zlarining kattaroq fotografik tizimini to'ldirish uchun poyga qilishdi. Elektr yoyi va trubka segmentlari orasidagi qisqa tutashuv muammoga aylandi, ammo jamoa apparatni yuzlab marta "quruq otish" bu ta'sirni kamaytirishi mumkinligini allaqachon bilib olgan edi.[8] Arkga murojaat qilgandan so'ng, keyingi tajribalar 1 million daraja atrofida haroratni namoyish etdi.[9] Tizim kutilganidek ishladi va yorqin tasvirni yaratish uchun yuqori tezlikda suratga olish va argon gazidan foydalangan holda kink beqarorliklarining aniq tasvirlarini yaratdi.[5]

So'ngra jamoa to'g'ri uchastkalarni olib tashladi, stabillashadigan magnitlarni qo'shdi va mashinani Scepter III-ni qayta suvga cho'mdirdi.[5] Dekabr oyida ular ZETA-dagi kabi eksperimental yugurishni boshlashdi. Kislorodning spektral chiziqlarini o'lchab, ular ichki haroratni 2 dan 3,5 million darajagacha hisoblashdi. Yon yoriq orqali olingan fotosuratlarda plazma ustuni 300 dan 400 mikrosaniyagacha barqaror bo'lib qolgani, avvalgi sa'y-harakatlarning keskin yaxshilanganligi ko'rsatilgan. Orqaga qarab ish olib borgan guruh, plazmaning elektr qarshiligiga misdan 100 baravar ko'proq ekanligini va 200 kA tokni jami 500 mikrosaniyada o'tkazishga qodir ekanligini hisoblab chiqdi. Oqim 70 kA dan yuqori bo'lganida, neytronlar taxminan ZETA bilan bir xil sonlarda kuzatilgan.[9]

ZETA misolida bo'lgani kabi, tez orada neytronlarni soxta manba ishlab chiqarishi va harorat o'rtacha harorat emas, balki plazmadagi turbulentlik tufayli sodir bo'lganligi ma'lum bo'ldi.[10]

IV tayoq

1958 yilda ZETA zarbasi ijro etilgandan so'ng, ZETA va Scepter IIIA-da ko'rilgan muammolarni hal qilish oson bo'lishi mumkin edi: yaxshi naycha, yuqori vakuum va zichroq plazma. Scepter mashinasi ancha arzon bo'lganligi va yuqori quvvatli kondansatör banki allaqachon mavjud bo'lganligi sababli, ushbu kontseptsiyalarni yangi qurilma - Scepter IV bilan sinab ko'rish to'g'risida qaror qabul qilindi.[11]

Biroq, ushbu texnikalarning hech biri yordam bermadi. Scepter IV oldingi mashinalar singari ishlash muammolariga ega ekanligini isbotladi.[11] Scepter IV Buyuk Britaniyada ishlab chiqarilgan so'nggi "klassik" chimchilash moslamasi ekanligini isbotladi.

Izohlar

  1. ^ a b v Allibone, p. 17
  2. ^ Herman, p. 40
  3. ^ Herman, p. 41
  4. ^ Tomson, p. 12
  5. ^ a b v d e Sharh, p. 170
  6. ^ Thonemann, p. 34
  7. ^ a b v Allibone, p. 18
  8. ^ Sharh, p. 174
  9. ^ a b Allibone, p. 19
  10. ^ Tomas Edvard Allibone, "Zeta tajribalari uchun qo'llanma", Yangi olim, 1959 yil 18-iyun, p. 1360
  11. ^ a b Allen, N L; Balfur, D; Klok, V S; Yashil, L A; Hemmings, R F; Xyuz, T P; Hunt, S E; Iordaniya, B; va boshq. (1962). "IV tayoq toroidal razryad". Yadro energiyasi jurnali. S qismi, plazma fizikasi, tezlatgichlar, termoyadro tadqiqotlari. 4 (6): 375. Bibcode:1962JNuE .... 4..375A. doi:10.1088/0368-3281/4/6/301.

Adabiyotlar