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    La « Z »  Machine 

    La "Z" machine

    (photo : jp-petit) 

    La Z-Machine, le plus puissant générateur de rayons X au monde, installé dans le désert du Nouveau-Mexique, est parvenue à créer des plasmas dont la température dépasse les 2 milliards de Kelvins.

    Ce résultat, aussi incroyable qu'inattendu, soulève de nombreuses interrogations.

              

    La Z-machine a produit des températures dépassant allègrement les deux milliards de degrés !

    (Crédits : Randy Montoya)

    D'ordinaire, la Z-Machine fonctionne de la manière suivante : 20 millions d'ampères passent à travers un réseau de fils de tungstène de la largeur d'un cheveu. Dans un noyau, de la taille d'une pelote de laine, les fils se dissolvent instantanément pour engendrer du plasma, qui est ensuite compressé à grande vitesse par un champ magnétique intense, jusqu'à occuper l'épaisseur d'une mine de crayon. Une fois compressés, les ions et les électrons n'ont nulle part où aller (« point de stagnation ») et, comme un bolide lancé à pleine vitesse contre un mur, ils s'arrêtent brusquement en dissipant une quantité considérable d'énergie sous forme de rayons X. Ainsi, la Z Machine avait été conçue pour générer des températures de plusieurs millions de degrés, proches de celles des éruptions solaires.

    Mais les scientifiques n'auraient jamais pensé qu'en remplaçant les fils de tungstène par des fils d'acier cylindriques plus larges, ils pourraient atteindre des températures dépassant le milliard de degrés : « Au début, nous ne voulions pas y croire. Nous avons répété maintes fois la manipulation, pour être bien sûrs qu'il ne s'agissait pas d'une erreur », explique le chef de projet Chris Deeney.

    Mais alors, que s'est-il vraiment passé dans le laboratoire Sandia ? Dans un article, paru ce mois-ci dans le Physical Review Letters, Malcolm Haines, consultant pour le compte de Sandia, émet l'hypothèse que cette température surprenante est due à l'apparition de nombreuses instabilités au « point de stagnation », qui engendreraient la conversion d'une considérable quantité d'énergie magnétique en énergie thermique, et ce en l'espace de quelques nanosecondes.

    Des recherches sont actuellement en cours pour en apprendre plus sur ce phénomène. En tout cas, d'après Malcolm Haines, l'obtention de telles températures pourrait s'avérer très utile : cela faciliterait l'étude des éruptions solaires, et pourrait aussi permettre la construction de centrales nucléaires plus compactes et moins coûteuses.

    Source : futura-sciences

     

    La Z machine est un générateur de rayons X, le plus puissant au monde dans les années 2010. Elle est implantée dans les locaux des laboratoires Sandia à Albuquerque au Nouveau-Mexique, États Unis d'Amérique. Conçue pour soumettre des matériaux à des conditions extrêmes de température et de pression, elle est principalement utilisée dans le but de rassembler les données nécessaires à la simulation informatique des armes nucléaires. Elle ouvre de nouvelles perspectives dans l'étude de la fusion nucléaire car elle crée des températures de plusieurs milliards de degrés.

    Le dispositif expérimental est constitué d'une cage cylindrique (ou hohlraum) contenant en son centre une cible cylindrique, en périphérie plusieurs centaines de fils plus fins qu'un cheveu (à l'origine en tungstène), l'intérieur pouvant en outre contenir une « mousse » spécialement adaptée à cet usage. De nombreuses variantes de la configuration et de la composition des fils ont été expérimentées, dans le but d'améliorer les résultats obtenus.

    Le processus comporte plusieurs phases successives qui s'enchaînent en quelques nanosecondes. De façon simplifiée, on peut le décrire ainsi : un courant électrique extrêmement intense (20 millions d'ampères) est envoyé à travers les fils, ce qui provoque la vaporisation progressive de chacun d'eux, donnant ainsi naissance à une coquille de plasma s'appuyant sur la partie résiduelle des fils ; le courant électrique continue à augmenter dans cette coquille conductrice ; sous l'effet de son propre champ magnétique ce courant soumet le plasma à des forces de Laplace qui entraînent par pincement sa contraction violente ; cette constriction du plasma projette les ions et les électrons vers l'axe de la cavité, jusqu'à un « point d'arrêt » qu'ils ne peuvent pas dépasser; leur énergie cinétique est alors transformée en énergie électromagnétique (rayonnement de freinage des électrons), sous la forme d'un « flash » de rayons X ; le flash X, par un phénomène d'onde de choc, comprime violemment la cible.

    L'impulsion électrique est produite par un ensemble de 36 générateurs de Marx qui stockent leur énergie dans des cuves remplies d'eau jouant le rôle de condensateurs. Ces générateurs sont déclenchés par des éclateurs permettant une décharge électrique extrêmement puissante en une fraction de seconde.

    Les premières expériences avec la Z machine ont été menées en 1996; elles ont produit un rayonnement X d'une puissance supérieure à 200 térawatts (200×1012 watts).

     L’utilisation de deux réseaux concentriques de fils au lieu d'un seul a porté en 1997 la puissance rayonnée à 290 térawatts, correspondant à une température de 1,8 million de degrés.

     La première expérience réussie de fusion de deutérium dans la Z machine a été annoncée en avril 2003 ; la température atteinte était de l'ordre de 11,6 millions de degrés, le diamètre de la capsule de combustible ayant été réduit de 2 mm à 0,16 mm (160 micromètres) en 7 nanosecondes (7×10–9 s).

     Le 8 mars 2006, Sandia annonce dans un communiqué officiel1 avoir obtenu accidentellement un plasma d'une température supérieure à 2 milliards de degrés au sein de la Z-Machine. Le responsable de projet Chris Deeney a ajouté avoir reproduit plusieurs fois l'expérience afin d'en valider le résultat.

     Le 2 novembre 2006, Sandia annonce dans un communiqué officiel2 les avancées réalisées sur les capsules de diamant qui permettront à terme de contenir le carburant nucléaire.

     Le 24 avril 2007, Sandia annonce3 que la Z machine dopée de générateurs LTD (Linear Transformer Driver) peut fonctionner avec des impulsions ultra-brèves, ce qui la rapproche un peu plus d'un générateur à fusion à haut rendement.

     Source : wikipedia 

      

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