Z-машина (або Z Pulsed Power Facility) — це найпотужніше у світі джерело імпульсної електричної енергії, яке використовується в Sandia National Laboratories (США) для досліджень у галузі інерційного термоядерного синтезу та високотемпературної плазми. Вона не є повноцінним термоядерним реактором, але служить як експериментальна установка для моделювання умов, необхідних для синтезу.
Як працює Z-машина:
- Принцип дії — Z-машина використовує метод Z-стиснення (Z-pinch):
- Потужний електричний струм (до 26 мільйонів ампер) пропускається через тонкі дротики (зазвичай з вольфраму), які миттєво перетворюються на плазму.
- Електромагнітне поле, створене цим струмом, стискає плазму в напрямку центральної осі (ось Z), досягаючи температур понад 2 мільярди Кельвінів і тиску, подібного до умов усередині зірок або ядерної бомби.
- Мета експериментів — створення умов, близьких до термоядерного запалювання, і тестування матеріалів в екстремальних умовах.
Застосування:
- Інерційний термоядерний синтез: Спроби досягти термоядерної реакції D-T з допомогою стискання мішені струмом.
- Військові дослідження: Імітація умов ядерного вибуху для перевірки без’ядерних елементів ядерної зброї (без реального вибуху).
- Астрофізика: Моделювання екстремальних умов, подібних до зіркових процесів або планетних ядер.
Переваги Z-машини:
- Унікальна можливість створювати гіперекстремальні умови (надвисокі температура, тиск).
- Висока гнучкість для дослідницьких цілей: моделювання, перевірка моделей поведінки речовини.
- Низька вартість одиничного імпульсу порівняно з лазерними установками.
Обмеження:
- Це не енергетичний реактор — Z-машина не призначена для вироблення енергії.
- Працює в імпульсному режимі, з великими перервами між імпульсами (зазвичай один імпульс кожні кілька годин).
- Надвисокі навантаження на матеріали та електроніку.
Технічні характеристики):
- Пікова потужність: ~80 ТВт (терават)
- Струм: до 26 млн ампер
- Тривалість імпульсу: кілька наносекунд
- Температури: до 2–3 млрд К (у центральній зоні стиснення)