Z-пінч утримує плазму, пропускаючи крізь неї сильний осьовий
електричний струм: струм створює власне азимутальне магнітне поле, а
сила Лоренца, що виникає, стискає плазмовий стовп усередину. Це був
один із найперших підходів до керованого термоядерного синтезу, і він
досі живить установки на кшталт Z-машини в Сандії, яка керує
радіаційними експериментами та дослідженнями інерційного утримання.
Цікавий він тим, що те саме самостиснення, яке компресує плазму, робить
її ще й бурхливо нестабільною.
Як це працює
Осьовий струм Jz тече крізь плазмовий стовп.
Він створює азимутальне магнітне поле Bθ, що огортає стовп.
Спрямована всередину сила Лоренца J × B стискає плазму до осі.
Теплове тиснення штовхає назовні; рівновага задає радіус пінчу — доки нестабільності (сосискова або гнучка) не розривають його.
Ключові рівняння
I² = 8π N k T — співвідношення Беннета для пінчу, що
врівноважує магнітне стиснення проти теплового тиску (I — струм, N —
лінійна густина, T — температура). Бета плазми:
β = 2μ₀ n k T / B² порівнює тиск плазми з магнітним
тиском.
Керування
Режим — оберіть Стабільну рівновагу, Сосискову (m=0) або Гнучку (m=1) нестабільність.
Струм I (МА) — сильніший струм означає тісніше та швидше стиснення.
Температура (кеВ) — вищий тепловий тиск розширює рівноважний радіус.
Збурення — задає початкову амплітуду, з якої зростають нестабільності.
Пауза / Скинути — заморозити анімацію або перезапустити стовп.
А ви знали?
Сосискова нестабільність Z-пінчу — це та сама фізика, що розбиває
струмінь води на краплі: плазма зі струмом «перетягується» там, де
вона трохи тонша, бо магнітне поле там сильніше, що пришвидшує
стиснення.