아마타트론

아마이트론은 1950년대 핀치 개념에 기초한 초기 핵융합 동력 장치였다.Los Alamos National Laboratory(LANL)에서 일할 때 James Tuck(Jim) Tuck이 고안한 이 장치는 핵융합 ^[1]반응을 일으킬 수 있을 것이라는 생각에 기발한 이름을 붙였다.

첫 번째 예는 1952/53년 겨울에 제작되었으며, 핀치 개념을 괴롭히는 일련의 플라즈마 불안정성을 빠르게 입증했습니다.이러한 문제를 해결하기 위해 일련의 수정이 이루어졌고, 궁극의 "S-4" 모델로 이어졌다.이것들 중 어느 것도 성과를 거두지 못했다.

역사

초기 융합 노력

로스 알라모스 국립 연구소의 과학자들은 핵융합을 연구한 오랜 역사를 가지고 있으며, 1946년까지 정상 상태의 플라즈마가 "점화"하고 순 에너지를 ^[2]방출하기 위해 섭씨 1억도로 가열되어야 한다고 계산했다.이는 필요한 온도를 제공하기 위해 소형 원자폭탄 "트리거"를 사용한 핵폭탄 시설에서 매우 중요한 관심사였다.

더 작은 산업 규모에서 에너지를 포착하는 것은 쉽지 않습니다. 왜냐하면 그 온도에서 플라즈마는 어떤 물리적 용기도 녹일 수 있기 때문입니다.플라즈마는 전기 전도성이 있기 때문에 자기적으로 억제할 수 있는 것은 분명했지만, 필드의 적절한 배치는 명확하지 않았습니다.엔리코 페르미는 단순한 트로이드가 연료를 병 밖으로 ^[3]떠내려가게 할 것이라고 지적했다.여러 가지 배열이 연구되었는데, 특히 1950년 경에 개발된 별의 배열이 눈에 띄었다.

Z핀치

대체 접근법은 영국에서 ^[3]개발된 "핀치" 개념이었다.자기병 접근과는 달리 핀치 장치에서는 플라즈마 자체에 의해 필요한 자기장이 생성되었습니다.플라즈마는 전기적으로 전도성이 있기 때문에 플라즈마에 전류를 흘리면 유도 자기장을 만들 수 있습니다.이 장은 로렌츠 힘을 통해 도체를 압축하는 역할을 합니다.플라즈마의 경우, 힘은 그것을 얇은 필라멘트로 붕괴시켜 "고정"시킬 것이다.전류가 매우 커야 했기 때문에 핀치 디바이스는 플라즈마를 장시간 제한하려고 하지 않았습니다.그들은 빠르게 핵융합 상태에 도달하려고 시도하고 그 결과 발생하는 뜨거운 제품에서 전력을 추출합니다.

핀치 기술은 선형 핀치 기계와 트로이덜 핀치 기계를 모두 연구한 조지 파젯 톰슨과 모제스 블랙먼에 의해 1946년에 특허 취득되었습니다.짐 턱은 1947년 1월 하웰 ^[4][5]원자력 연구소에서 열린 회의에서 이러한 개념을 처음 접하게 되었다.Tuck은 Thomson-Blackman의 연구를 연구하여 핵융합 상태에 도달하지는 못할 것이라는 결론을 내렸지만 실험 시스템으로서 흥미로운 결과를 얻을 수 있었습니다.옥스퍼드 대학의 클라렌던 연구소에서 일하면서, 그는 실험 장치를 위한 자금을 마련하고 그것을 조립하기 시작했다.완성되기 전에, 그는 시카고 대학(일리노이)^[5]에서 일자리 제안을 받고 미국으로 유인되었다.

영국의 다른 팀들은 노력을 계속했다.톰슨은 낡은 레이더 장비를 사용하여 선형 핀치 장치를 조립한 스탠리 W. 커즌스와 앨런 알프레드 웨어(1924-2010^[6])에게 자신의 개념을 물려주고 1947년에 운영을 시작했습니다.후속 실험에서는 짧은 튜브를 감싼 솔레노이드를 통해 플라즈마로 빠르게 유입된 에너지를 저장하기 위해 대용량 콘덴서 뱅크를 사용했습니다.이러한 실험은 플라즈마가 필요한 핵융합 ^[3]조건에 도달할 수 있을 정도로 압축되거나 가열되기 훨씬 전에 플라즈마가 분해되어 튜브의 벽에 부딪히게 하는 많은 동적 불안정성을 입증했다.

시카고에서 짧은 시간을 보낸 후, 터크는 로스 알라모스에 의해 "슈퍼" ^[5]프로젝트에 고용되었고, 그곳에서 중수소-삼중수소 핵융합 반응의 핵 단면을 계산하는 임무를 맡았다.이 작업은 핵융합 에너지에 대한 그의 관심을 계속 불러일으켰고, 그는 1951년까지 이 ^[7]문제를 고려하며 시간을 보냈다.

Los Alamos에서 Tuck은 미국 연구원들에게 영국의 노력에 대해 알게 되었다.이 시점에서 Lyman Spitzer는 Stellarator 개념을 도입하여 에너지 구축에 대한 아이디어를 논의하고 자금을 조달했습니다.1951년 그는 미국 원자력 위원회에 그의 설계에 자금을 대기 위해 접근했다.Tuck은 Spitzer의 열정에 회의적이었고 그의 공격적인 개발 프로그램이 "믿을 수 없을 만큼 야심적"^[8]이라고 느꼈다.턱은 핀치에 기반한 훨씬 덜 공격적인 프로그램을 제안했다.두 사람 모두 1951년 5월 워싱턴 D.C.에서 그들의 아이디어를 발표했다.7월에 스피처는 5만 달러를 받았고 Tuck은 자금 ^[8]없이 쫓겨났다.이에 뒤지지 않기 위해 턱은 로스앨러모스 감독인 노리스 브래드베리를 설득하여 재량 예산에서 5만 달러를 그에게 주고 아마이트론을 ^[3]건설하는 데 사용하도록 했다.

이 개념이 첫 번째 시도에서 효과가 있다는 것을 여전히 확신하지 못한 그는 Stanislaw ^[7][9]Ulam의 입력으로 이 접근방식을 Maybatron이라고 불렀다.Tuck은 소규모 팀을 조직하여 스크런치 부품을 사용하여 1952/^[3]53년에 최초의 Maybertron을 만들었습니다.아마이트론은 지역 유리 가게에서 만들어진 트로이덜 튜브를 사용했다.트로이드의 중앙에는 변압기에서 나오는 커다란 철심이 있었는데, 이 철심은 기체로 전류를 유도하는 데 사용되었다.

아마이트론은 영국의 실험과 같은 문제를 재빨리 드러냈다.전류가 아무리 느리게 추가되더라도 일단 임계점에 도달하면 불안정성이 발생하였다.1954년, Martin David Kruskal과 Martin Schwarzschild는 이 문제에 대한 비판적인 논문을 발표했는데, 이는 모든 Z-핀치 장치가 본질적으로 ^[10]불안정하다는 것을 시사한다.Tuck은 튜브를 따라 종방향으로 흐르는 두 번째 안정된 자기장을 추가하는 것을 제안했는데, 이 개념을 "플라즈마에 백본 추가"라고 불렀다.아마도트론은 이러한 개념에 대한 변형을 시험하기 위해 몇 가지 수정이 이루어졌지만,^[11] 어느 것도 성과를 거두지 못했다.

Z핀치가 인기가 없어지다

Maybatron의 장애는 다른 핀치 디바이스의 장애로 이어졌습니다.로스앨러모스의 다른 팀은 콜럼버스라고 알려진 또 다른 고속 핀치 기계를 연구해 왔는데, 이 기계는 자기장 대신 전기장을 사용해 같은 결과를 만들어냈다.한편, 영국의 훨씬 더 큰 ZETA 기계도 성공적으로 핵융합에 성공했다는 엄청난 팡파르와 함께 결과를 발표한 후 실패했다.1961년까지 Z핀치에 대한 작업은 대부분 종료되었지만 관련 세타핀치 ^[11]개념에 대한 연구는 계속되었다.

Tuck은 절대 핀치 개념에 국한되지 않았고, 다른 개념에 상당한 노력을 기울였고, 이는 로스 알라모스 내부에서 그의 명백한 집중되지 않은 ^[12]작품에 대해 농담을 하게 만들었다.수년간 그는 피켓 펜스 원자로, 새로운 핀치 개념, 주류 장치 작업 등 여러 가지 다른 개념의 개발을 주도했습니다.

레퍼런스

참고 문헌