Z-пинч
В исследованиях термоядерной энергии Z-пинч ( дзета-пинч ) представляет собой тип системы удержания плазмы , которая использует электрический ток в плазме для создания магнитного поля, сжимающего ее (см. пинч ). Первоначально эти системы назывались просто пинчами или пинчами Беннета (в честь Уилларда Харрисона Беннета ), но введение концепции θ-пинча (тета-пинча) привело к необходимости более четкой и точной терминологии.
Название относится к направлению тока в устройствах, оси Z на обычном трехмерном графике . Любая машина, которая вызывает эффект защемления из-за прохождения тока в этом направлении, правильно называется системой Z-защемления, и это включает в себя широкий спектр устройств, используемых для столь же широкого круга целей. Раннее использование было сосредоточено на исследованиях термоядерного синтеза в трубках в форме пончика с осью Z, проходящей внутри трубы, в то время как современные устройства обычно имеют цилиндрическую форму и используются для создания источников рентгеновского излучения высокой интенсивности для изучения ядерного оружия и другие роли. Это один из первых подходов к термоядерным энергетическим устройствам, наряду со стеллератором и магнитным зеркалом ..
Z-пинч представляет собой приложение силы Лоренца , при котором на проводник с током в магнитном поле действует сила. Одним из примеров действия силы Лоренца является то, что если по двум параллельным проводам течет ток в одном и том же направлении, провода будут притягиваться друг к другу. В машине Z-пинча провода заменены плазмой , которую можно представить как множество проводов с током. Когда ток проходит через плазму, частицы в плазме притягиваются друг к другу силой Лоренца, таким образом, плазма сжимается. Сжатию противодействует возрастающее газовое давление плазмы.
Поскольку плазма электропроводна, магнитное поле поблизости будет индуцировать в ней ток. Это позволяет подавать ток в плазму без физического контакта, что важно, поскольку плазма может быстро разрушить механические электроды . В практических устройствах это обычно устраивалось путем размещения сосуда с плазмой внутри сердечника трансформатора , устроенного таким образом, чтобы сама плазма была вторичной. Когда ток подавался на первичную сторону трансформатора, магнитное поле индуцировало ток в плазме. Поскольку индукция требует изменениямагнитное поле, а индуцированный ток в большинстве конструкций реакторов должен течь в одном направлении, ток в трансформаторе должен увеличиваться с течением времени для создания переменного магнитного поля. Это накладывает ограничение на произведение времени удержания и магнитного поля для любого данного источника энергии.
В машинах с Z-пинчем ток обычно обеспечивается большой батареей конденсаторов и запускается искровым разрядником , известным как батарея Маркса или генератор Маркса . Поскольку проводимость плазмы довольно хорошая, примерно такая же, как у меди , энергия, хранящаяся в источнике питания, быстро истощается при прохождении через плазму. Устройства Z-пинча по своей природе являются импульсными.
Пинч-устройства были одними из первых попыток использования термоядерной энергии. Исследования начались в Великобритании сразу после войны, но отсутствие интереса привело к небольшому развитию до 1950-х годов. Объявление о проекте Huemul в начале 1951 года привело к усилиям по термоядерному синтезу во всем мире, особенно в Великобритании и США. В лабораториях проводились небольшие эксперименты по мере решения различных практических задач, но все эти машины продемонстрировали неожиданную нестабильность плазмы, из-за которой она ударялась о стенки контейнера. Проблема стала известна как « неустойчивость перегиба ».
