z-machine2

Nee, bovenstaand plaatje is geen still uit een Star Trek-film. Het is echt en laat het werk zien van de machtige Z-machine! Wetenschappers hopen deze machine ooit te gebruiken om schone fusie te realiseren.

De Z-machine behoort toe aan Sandia National Laboratories en bevindt zich in Nieuw-Mexico. Het is de grootste röntgengenerator op aarde en kan wel eens uitgroeien tot onze hoop in bange dagen.

Wat kan het?
De generator moet dingen die we eerder alleen maar met behulp van computermodellen konden testen in levende lijve uitproberen. De röntgengenerator is daar bijzonder geschikt voor, want de Z-machine kan enorme druk en enorme temperaturen creëren. De machine is onder meer heel geschikt voor experimenten met nucleaire energie en nucleaire wapens. Maar ook astronomen hebben belangstelling, want extreme temperaturen die in de ruimte voorkomen, kunnen door de Z-machine worden nagebootst. De effecten ervan kunnen de onderzoekers vervolgens weer bestuderen.

Hoe werkt het?

De machine creëert een sterke elektrische ontlading. Deze ‘reist’ door dunnen draden heen. Deze draden verdampen en en vormen een soort gordijn van plasma. Een sterk magnetisch veld drukt het plasma samen en daarbij komt energie vrij in de vorm van röntgenstralen. De hoeveelheid energie die in de vorm van röntgenstraling vrij kan komen, is enorm: wetenschappers hebben al wel eens 290 terawatt geleverd. Zo’n output duurt extreem kort – slechts enkele nanoseconden – maar is natuurlijk gigantisch.

Concreter
Maar wat heeft de Z-machine nu al concreet weten te bewerkstelligen? Nou, heel wat. Om te beginnen heeft de machine in 2006 een diamant laten smelten. Daarvoor is een extreme druk nodig, maar de Z-machine kon het. Hiervoor oefende deze een tien miljoen keer grotere druk uit dan de atmosfeer op zeeniveau uitoefent.

Warm
Nog een verrassend staaltje. De Z-machine heeft de hoogste temperatuur ooit bereikt. De machine slaagde erin om een hogere temperatuur te bereiken dan aan de binnenzijde van de zon heerst. Het is de hoogste temperatuur die ooit door mensen is gecreëerd.

Hier kunnen wetenschappers de verrichtingen van de Z-machine volgen. Foto: Sandia.gov.

Hier kunnen wetenschappers de verrichtingen van de Z-machine volgen. Foto: Sandia.gov.

Het hogere doel
Al die bijzondere staaltjes zijn natuurlijk heel interessant. Maar waar zijn de onderzoekers nu werkelijk op uit? Wat willen ze bewerkstelligen? Op korte termijn kan de Z-machine het testen van nucleaire wapens overbodig maken. De machine kan namelijk alle factoren die invloed hebben op de werking van nucleaire wapens nabootsen. Maar de wetenschappers hebben nog een hoger doel in gedachten. De machine zou namelijk ook wel eens een bron van energie kunnen worden. En niet zomaar één: nee, eentje die enorme hoeveelheden schone energie levert.

Als de fusie lukt, kan de Z-machine heel gemakkelijk enorme hoeveelheden energie opleveren.

Energie
Uiteindelijk moet de machine in staat zijn om lichte waterstofatomen met niet al teveel energie samen te laten komen. De fusie van deze lichte atomen levert enorm veel goedkope energie op. En dat zonder dat er gevaarlijk afval bij vrijkomt. Je begrijpt: dit is een machine met echte potentie. Als de fusie lukt, kan de Z-machine heel gemakkelijk enorme hoeveelheden energie opleveren. Zulke enorme hoeveelheden bieden ook enorme mogelijkheden. Bijvoorbeeld voor verre ruimtereizen waar heel veel energie voor nodig is of – wat dichter bij huis – voor de enorme vraag naar energie van de burger en bedrijven.

Hoewel de Z-machine heeft bewezen tot grote dingen in staat te zijn, is die ene wens – een schone fusie die veel energie oplevert – nog niet in vervulling gegaan. We zullen dus nog even geduld moeten hebben. Maar we hoeven ons geen zorgen te maken: als de veelbelovende fusie mogelijk is dan gaat de mensheid die vroeg of laat toch wel bewerkstelligen. Of de Z-machine die een toch wel belangrijke voorzet gaf dat ook nog mee gaat maken? De tijd zal het leren.