Машина z: Китайцы занялись строительством Z-машины

Китайцы занялись строительством Z-машины

Свечение во время работы Z-машины

Sandia National Laboratories

Китайские специалисты занимаются строительством установки, которая будет использоваться для моделирования условий, возникающих при термоядерном взрыве. Как пишет South China Morning Post, новая установка, аналогичная американской Z-машине, будет использоваться для исследований в области высоких энергий и ядерных процессов в интересах китайских военных. Новая установка должна заработать в ближайшие несколько лет.

Сегодня крупнейшим в мире генератором высокочастотного электромагнитного излучения является установка Z Pulsed Power Facility, расположенная в Альбукерке в Нью-Мексико. Она принадлежит Сандийским национальным лабораториям и используется для исследования вещества в условиях экстремально высоких температур и давлений. Данные, полученные с помощью американской установки, также известной как Z-машина, применяются в различных научных областях, в том числе и в изучении различных ядерных процессов, включая и моделирование термоядерного оружия.

Американская Z-машина представляет собой цилиндрическую установку диаметром 32 метра и высотой 6 метров. Она окружена 36 электрическими радиальными проводниками диаметром один метр каждый. Установка заполнена деионизированной водой. Внутри Z-машины расположена камера диаметром 3 метра, в которой размещен цилиндр из 300 очень тонких вольфрамовых проволочек. В центре этого цилиндра устанавливается пластиковая емкость со смесью дейтерия и трития. Вся установка подключена к генераторам Маркса, импульсным генераторам высокого напряжения.

Во время экспериментов генераторы кратковременно подают на установку электрический ток, который через радиальные проводники поступает на цилиндр из вольфрамовых проволочек. Последние мгновенно испаряются, превращаясь в плазму. В этой плазме под действием электрического импульса возникает мощное магнитное поле, под действием которого происходит сжимание и нагревание токового канала — камеры, в которой располагался испарившийся вольфрамовый цилиндр. Это явление называется пинч-эффектом.

При сжатии и под действием высоких температур цилиндр за очень короткий промежуток времени генерирует рентгеновский импульс, от которого капсула с дейтерием и тритием сжимается в несколько раз, а ее содержимое испытывает колоссальные давление и температуру. Во время эксперимента в 2003 году с помощью машины удалось сжать цилиндр в семь раз с помощью рентгеновского импульса мощностью 120 тераватт. В 2006 году во время экспериментов вольфрамовые нити заменили стальными. В результате в установке удалось удавалось получать плазму с температурой от 2 до 3,7 миллиардов Кельвинов.

Исследователи утверждают, что Z-машина позволяет плавить алмазы. В 2003 году на установке был получен лед VII сжиманием воды под давлением в 70-120 тысяч атмосфер. Генераторы Маркса способны обеспечивать ток от 60-70 миллионов ампер. Во время работы они сильно нагреваются. Для охлаждения генераторов, представляющих собой параллельно-последовательную сборку конденсаторов, их погружают в камеры с трансформаторным маслом и деионизированной водой.

Строительством Z-машины в Китае занимается Китайская академия инженерной физики. Установка возводится в Мяньяне в провинции Сычуань, где расположена одна из китайских лабораторий по разработке ядерного оружия. Китайские разработчики утверждают, что их установка рассчитана на генерацию энергии около 60 мегаджоулей. Для сравнения, на американской Z-машине пиковое энерговыделение было зафиксировано на уровне 4 мегаджоулей.

Утверждается, что перед началом строительства большой установки Китайская академия инженерной физики построила уменьшенный ее прототип. На этой установке были проведены около 200 экспериментов с сентября 2014-го по декабрь 2017 года. Другие подробности о китайской Z-машине не уточняются.

В 2015 году американские ученые использовали Z-машину для исследования процессов, приводящих к выпадению гелиевого дождя на Сатурне. Во время эксперимента установка использовалась для обстрела дейтерия алюминиевой пластинкой массой 2 грамма, разогнанной до скорости в 27 километров в секунду. Когда пластинка попадала в образец, внутри него создавалось высокое давление без излишнего повышения температуры. При этом изотоп водорода переходил из состояния молекулярной жидкости-диэлектрика в состояние атомной жидкости-проводника.

Василий Сычёв

полный каталог моделей, характеристики, отзывы на все автомобили Zotye (Зоти)

По-русски

Зоти

Категория бренда
Китайские автомобили
Год основания:
2003
Количество моделей:
3
Принадлежит:
Zotye International Automobile Trading Co., Ltd.
Новостей на сайте:
8 перейти



Автомобили Zotye

  • Coupa

    1 поколение, 2019 — сегодня

  • T600

    1 поколение, 2015 — сегодня

  • Z300

    1 поколение, 2015 — сегодня


О Zotye

Согласно официальной информации, компания Zotye была образована в 2003 году на базе частного предприятия, занимающегося выпуском и экспортом комплектующих. На основных производственных мощностях производились пайка и сварка металла, изготавливались отдельные кузовные формы. Был налажен также выпуск других товаров, не относящихся к автомобильной промышленности. При этом в компании принципиально не использовали западные технологии, а развивали собственные.

Быстрорастущая китайская экономика способствовала всестороннему развитию Zotye, что позволило ей выйти на рынки нескольких десятков зарубежных стран и наладить партнерские отношения с местными автопроизводителями и торговыми сетями.

Затем руководством компании было принято решение не ограничиваться продажей компонентов, а начать впуск собственных моделей. К этому шагу их подтолкнул постоянно растущий спрос на автомобили в Поднебесной.

Как и большинство китайских автопроизводителей, компания пошла по проторенному пути копирования известных японских, европейских или американских моделей. А потому прототипом первого выпущенного RX6400 стал Daihatsu Terios. Позднее RX6400 переименовали в Zotye Nomad.

В настоящее время Zotye Holding Group владеет марками Zotye и Jiangnan, а также заводами по производству двигателей, трансмиссий, кузовов и сборочными линиями, максимальная мощность которых составляет 500 тыс. машин в год, среди которых грузовики, микроавтобусы, легковушки и даже мотоциклы. Новые модели разрабатываются в шести инженерных центрах расположенных в Китае, Италии и Корее. Не остановлено и производство товаров народного потребления.

Штаб-квартира компании находится в трехстах километрах от Шанхая, в городе Юнкан провинции Чжэцзянь. Там же расположено сборочное производство легковых машин.

Несмотря на то, что компания является частной, она пользуется активной поддержкой правительства, что позволяет ей быстро и стабильно развиваться.

На российском рынке марка официально появилась в августе 2015 года.

Это уже вторая попытка автопроизводителя начать продажи своих автомобилей в России. Первая была предпринята в 2007 году и закончилась провалом, поскольку предложенные российским покупателям малолитражки никого не заинтересовали.

На этот раз компания подготовилась более основательно, выведя на рынок седан класса «С» Z300 и среднеразмерный кроссовер Т600. Они выпускаются в Белоруссии, на мощностях предприятия «Юнисон». Пока сборка ведется по отверточной технологии, но в 2017 году будет совершен переход на программу полного производственного цикла, со сваркой и окраской кузовов.

Также в компании подумывают о создании еще одной производственной площадки в Татарстане, на предприятии ОЭЗ «Алабуга», где может быть налажена сборка еще двух моделей: седана Z500 и кроссовера T500. На отечественном рынке они должны появиться в 2017 году.


Все модели Zotye

В Китае строится «Z-машина» для моделирования термоядерных взрывов

В китайской провинции Сычуань в интересах военных строится установка, с помощью которой станет возможным моделировать «в беспрецедентных масштабах» условия, возникающие при термоядерном взрыве. Об этом рассказывается в статье, опубликованной в газете «South China Morning Post».

Речь идёт о китайской версии так называемой Z-машины. Под таким именем известна установка «Z Pulsed Power Facility», построенная в Сандийских национальных лабораториях и являющаяся одним из мощнейших в мире источников рентгеновского излучения.

С помощью Z-машины американские учёные и специалисты проводят исследования процессов, протекающих при экстремально высоких температурах. Результаты этих работ нужны как для мирного применения, так и для военных целей.

В центре установки при проведении экспериментов помещается мишень из нескольких сотен сверхтонких вольфрамовых проволочек. Под воздействием тока силой десятки мегаампер вольфрамовые проволочки превращаются в плазму, и при столкновениях разогнанных магнитным полем частиц образуется интенсивное рентгеновское излучение.

Китайская академия инженерной физики создаёт на объекте в городском округе Мяньянь, являющимся одним из исследовательских центров по разработке ядерного оружия, китайский вариант Z-машины, призванный превзойти по своим параметрам американскую установку.

В Мяньяне расположен один из старейших исследовательских центров военной ядерной программы Китая.

Планируется, что китайская установка войдёт в строй «через несколько лет». Энергия, излучаемая в одном рентгеновском импульсе, достигнет в китайской установке значений порядка 60 миллионов джоулей, что примерно в 22 раза больше известных результатов американской Z-машины (2,7 миллиона джоулей).

«Импульс просто беспрецедентный. С таким количеством энергии мы сможем нагреть мишень более чем до 100 миллионов градусов Цельсия. Это затмит машину в Сандии», — цитирует газета слова Лю Бо, доцента института ядерной науки и технологии Сычуаньского университета.

Он считает, что на китайской Z-машине получится запустить термоядерную реакцию. В те периоды, когда она не будет занята военными экспериментами, её можно будет задействовать для нужд НИР по программе термоядерной энергетики.

Уменьшенный вариант Z-машины китайская академия инженерной физики уже построила, пишет газета, ссылаясь на «одного физика». Он способен производить до 9 миллионов джоулей в импульсе.

Академия инженерной физики КНР в последние годы активно проводит различные эксперименты, в которых моделируются условия, возникающие при ядерных взрывах.

По сведениям газеты, в период с сентября 2014 года по декабрь 2017 года академия провела порядка 200 таких экспериментов. Для сравнения, в США в 2012-2017 годах сделали всего 50 экспериментов.

На фоне успехов китайской ядерной науки президент США Дональд Трамп обвинил Китай и Россию в том, что они вовлекли американцев в «сумасшедшую» гонку вооружений.

Пекин обвинение категорически отверг. «Мы никогда не участвовали в какой-либо гонке вооружений и не являемся угрозой ни для какой страны», — заявил официальный представитель МИД КНР Гэн Шуан.

Однако в мае 2018 года в газете «Чжунго цинван», выпускаемой коммунистическим союзом молодёжи Китая, была опубликована статья с иным посылом. В ней говорилось, что перед академией инженерной физики КНР поставлена задача обойти США в развитии ядерного оружия.

Девизом учёных и инженеров, работающих на совершенно секретных исследовательских объектах, является «Мы должны превзойти США», утверждалось в публикации комсомольской газеты.

На этих объектах, по научно-исследовательскому оснащению входящих в число «лучших в мире», работает немало выпускников лучших университетов, включая Цинхуа, калифорнийский технологический институт («Caltech») и Оксфорд.

Профессор Цзоу Сяобин, изучающий Z-машины на электротехническом факультете университета Цинхуа, считает, что правительство КНР обязалось оказывать постоянную поддержку ядерным исследованиям.

«Огромные вложенные инвестиции способствовали строительству больших установок. А вот в США ситуация неясная — не потому, что американские исследователи работают недостаточно усердно или ярко, а потому, что финансовая поддержка от правительства США стала нестабильной и часто сокращается», — говорит Цзоу Сяобин.

Физик-ядерщик из пекинского университета Лэй Юань, в свою очередь, предупреждает, что китайским специалистам нужно готовиться к серьёзным испытаниям и трудностям.

Он напоминает, что американские учёные, занимающиеся военной ядерной программой, при разработке своих технологий прошли через сложности и дорогостоящие неудачи. Китайские специалисты ставят перед собой ещё более амбициозные цели, поэтому и препятствия на их пути могут оказаться большими.

Трудности могут быть как технического, так и политического характера. Так, реакцию синтеза сопровождает выделение высокоэнергетичных нейтронов, повреждающих конструкции и оборудование. А создание так называемой чистой термоядерной бомбы приведёт к необходимости переписывания международных договоров по ядерному оружию.

«Но я не думаю, что нам нужно беспокоиться об этом до того, как мы увидим реальную новую бомбу. Технология (её создания) слишком сложна, и пока она остаётся больше фантастикой, чем реальной угрозой», — добавляет Лэй Юань.

В статье «South China Morning Post» выдвинуто предположение, что одной из целей создания Z-машины в Китае является проведение экспериментов в интересах создания чистого термоядерного оружия, не требующего уранового или плутониевого инициатора.

Такое оружие не создаёт долговременного радиоактивного заражения местности при применении.

Nissan представил новый спорткар в ретро-стиле :: Autonews

Компания Nissan рассекретила свой новый спорткар под названием Z Proto. В ходе онлайн трансляции пока был продемонстрирован лишь концепт будущей модели. Прототип обязательно получит серийную версию, которая заменит в модельной линейке японского бренда автомобиль 370Z, представленный на рынке с 2009 года.

Дизайн новинки унаследовал черты классических моделей Nissan. Так, форма капота и светодиодных фар напоминают о спортивном автомобиле 240Z 70-х годов. Ярко-желтая окраска кузова и квадратная решетка радиатора также являются явной отсылкой к ранним моделям Z. Крылья и фонари спорткар унаследовал у машины 300ZX 90-х годов. По словам генерального директора Nissan Макото Учида, новый спорткар является настоящим «олицетворением духа японского бренда».

По габаритным размерам автомобиль можно сопоставить с нынешним 370Z. Так, длина машины составляет 4382 мм, ширина — 1850 мм, а высота — 1310 миллиметров. Новинка получила 19-дюймовый легкосплавные колесные диски, спортивную выхлопную систему с двумя круглыми патрубками, а также ряд декоративных элементов из карбона. В салоне устанавливается 12,3-дюймовая цифровая приборная панель, трехспицевое рулевое колесо, большой сенсорный дисплей новейшей информационно-развлекательной системы Nissan, а также два сиденья с обивкой из кожи и алькантары.

Z Proto оснащается бензиновым мотором V6 с двумя турбинами. Мощность агрегата и динамические характеристики спорткара японцы раскрывать пока не стали. Сейчас такой мотор устанавливают, например, на Infiniti Q50 и Q6, где он развивает 406 л. с. и 474 Нм крутящего момента. Также новинка получила шестиступенчатую механическую коробку передач. Альтернативой этой трансмиссии стал 9-диапазонный «автомат».

В самой компании заявили, что новинка является «почти готовым к производству прототипом». Премьера серийной версии спорткара состоится, скорее всего, уже в следующем году.

Нынешний Nissan 370Z оснащен 3,7-литровым бензиновым двигателем V6. Мощность агрегата составляет 328 лошадиных сил. На модификации с шестиступенчатой механической коробкой использовано специальное гоночное сцепление от компании Exedy. Также клиентам предлагается семидиапазонная автоматическая трансмиссия.

Китайская Z-машина: Исследования в эпицентре термоядерного взрыва

Китайские военные для исследований параметров термоядерного взрыва возводят в китайской провинции Сычуань экспериментальный исследовательский центр, на котором смогут воспроизвести условия в его эпицентре. Исследования предполагается проводить на национальном аналоге Z-машины.

Этот «прибор» разработан и функционирует в «Z Pulsed Power Facility» в городе Альбукерке, штат Нью-Мексико, США.

Он на сегодняшний день — самый мощный источник рентгеновского излучения, и полученные на нем данные применимы как в военных, так и в мирных целях. Так, колоссальные уровни температуры и рентгеновского излучения, полученные на установке, достигают миллиардов градусов и сотен тераватт в пике рентгеновского импульса.

(подробнее в https://masterok.livejournal.com/1035743.html)

Сотни очень тонких нитей из вольфрама при пропускании через них импульса электрического тока в десятки мегаампер переходят в состояние плазмы, и после соударения с ускоренными в магнитном поле частицами появляется сверхмощный рентгеновский источник.

Китайская академия инженерной физики в своем ядерном центре оборонной направленности в Мяньяне, строит аналог американской Z-машины, который должен обойти ее во всем.

Китайская «машина» в ближайшем будущем будет излучать в двадцать–пятьдесят раз больше энергии в рентгеновском импульсе, это около шестидесяти мегаджоулей, против американских 2,7 мегаджоулей.

«Импульс просто беспрецедентный. С таким количеством энергии мы сможем нагреть мишень более чем до 100 миллионов градусов Цельсия. Это затмит машину в Сандии», — заявляет в газете «South China Morning Post» Лю Бо, доцент института ядерной науки и технологии Сычуаньского университета. Он считает, что таким образом китайским ученым удастся получить управляемую реакцию термоядерного синтеза.

Также неназванный китайский физик заявил, что модель Z-машины в Китае якобы уже построена.

Подобные исследования проводятся в КНР не только для «обуздания мирного термояда», военные в Пекине интересуются в первую очередь «чистой водородной бомбой», которая без плутониевого детонатора не даст на поверхности Земли длительного заражения местности.

С одной стороны новейшие технологии дают надежду на прогресс, приносящий ощутимую пользу человечеству, а с другой вызывает опасения, что любой прогресс направлен в первую очередь на разрушение и уничтожение.

на американскую Z-машину Китай ответит своей, помощнее — ИноТВ

Китайские учёные строят улучшенную версию американской Z-машины, экспериментальной установки для изучения ядерных реакций, которая до этого была самым мощным аппаратом в своём роде и активно использовалась в военных исследованиях. Как сообщает South China Morning Post, китайцы задались целью обойти США в ядерных разработках, чему уже способствуют внушительные государственные инвестиции.

В глубинке гористой китайской провинции Сычуань власти Поднебесной строят аппарат, который позволит проводить исследования термоядерных реакций на беспрецедентном уровне, пишет South China Morning Post.

Как утверждается, китайцы создают собственную версию американской Z-машины, огромной экспериментальной установки, созданной для исследования реакций в условиях экстремально высоких температур и магнитного давления при радиации. Аппарат использовался при разработке ядерных вооружений, начиная от традиционных боеголовок до так называемой чистой ядерной бомбы — пока ещё теоретического типа оружия, в котором для создания термоядерного синтеза не применяются урановые или плутониевые триггеры и за счёт этого при использовании эффективнее контролируется мощность взрыва и не создаётся долговременное радиоактивное заражение.

Z-машина, принадлежащая Сандийским национальным лабораториям, базирующимся в Альбукерке, штат Нью-Мексико, на протяжении десятилетий была главным аппаратом для ядерных исследований. Но сегодня китайские учёные намерены построить более мощное устройство, которое будет способно создавать ещё более экстремальные условия для реакций. Это позволит специалистом проводить углублённые, более  детальные исследования.

Созданием китайской Z-машины занимается Китайская академия инженерной физики в специальном центре в городе Мяньян, в провинции Сычуань. По предварительным планам, устройство начнёт свою работу уже через несколько лет. Китайская разработка должна будет производить порядка 60 млн. ДЖ энергии рентгеновского излучения против 2,7 млн., которые сегодня фиксируются у американской машины. Как уверяют специалисты Поднебесной, их разработка затмит «собрата». Помимо военных исследований новый аппарат может помочь существенно продвинуться в изучении чистых источников энергии.

Как отмечает South China Morning Post, несмотря на недавние заявления президента США Дональда Трампа о том, что Америка, Китай и Россия ведут «бесконтрольную гонку вооружений», китайские власти заявили, что они ни в какой гонке не участвуют и ни для кого опасности не представляют. Тем не менее ранее китайские СМИ сообщали о том, что упомянутая академия инженерной физики задалась целью «обойти США». И теперь, чтобы не отстать, в секретных исследовательских центрах с лучшим в мире оборудованием за дело взялись выпускники топовых вузов, включая Калифорнийский технологический институт и британский Оксфорд.

Сами учёные Поднебесной признают, что власти инвестируют внушительные средства в ядерные исследования. А вот в США ситуация, напротив, не самая радостная, поскольку финансирование нередко урезают.

BMW Z 22 — машина будущего | Экономика в Германии и мире: новости и аналитика | DW

Новая модель БМВ впервые предлагает использование мехатронной конструкции на серийном автомобиле. Мехатроника — это направление развития техносферы, интегрирующего механику, электронику, автоматику и информатику в целях совершенствования технологий производства и создания техники новых поколений. Значит мехатронное рулевое управление — это конструкция, где механический вал активно связан с гидравлической и электронной системами автомобиля.

Тормозной путь сокращается на 10 процентов

Легче всего понять, как это работает, на примере. Вы попали на обочину дороги, причём так, что каждое из колёс двигается по разному покрытию. Вы начинаете тормозить, а AFS, моментально оценивая качество поверхности под каждым колесом, самостоятельно руководит и каждым из колёс, и рулём, Причём, непрофессионал этого вмешательства электроники даже и не заметит.

Active Front Steering «спарена» с системой стабилизации движения DSC Dynamic Stability Control, благодаря чему любое «перекручивание руля» моментально выявляется компьютером и корректируется незаметно для водителя. AFS делает управление автомобилем более удобным и повышает его маневренность и безопасность. На практике применение AFS помогает сократить тормозной путь на 10 процентов, поскольку тормозное усилие применяется более эффективно, более «осмысленно».

Повороты станут легче

Жизнь водителя БМВ облегчается и тем, что теперь система рулевого управления получила изменяемую скорость вращения рулевого вала и переменный шаг зубьев рулевой рейки. Благодаря этому улучшается управляемость автомобилем в поворотах и на извилистых дорогах, поскольку водителю нужно прилагать меньше усилий для поворота руля. Процесс парковки также становится значительно проще, так как требуется максимум два полных оборота руля вместо трех-четырех, которые были необходимы раньше. При движении по прямой случайные незначительные подёргивания руля (например, на выбоинах) будут меньше влиять на траекторию движения, автомобиль будет двигаться стабильнее.

Корпус из карбона

Первым образцом мехатронного автомобиля стал Z 22, представленный исследователями из подразделения BMWTechnikGmbH. В автомобиле сосредоточены 70 новых разработок и 61 изобретение! Поэтому Z 22 стал сегодня самым технически передовым и самым лёгким из дорожных (не гоночных) автомобилей. На BMW Z 22 корпус нормального, не гоночного автомобиля впервые сделан из композитного материала — карбона, углепластика (CFK). Карбон, как уверяют инженеры БМВ, позволяет разрешить постоянное противоречие между комфортом и весом машины. Карбон легче стали на 50% и легче алюминиевых профилей на 30%. Благодаря этому удаётся сделать карбоновый автомобиль (при одном и том же моторе) и более быстрым, и более экономичным, чем стальной, или алюминиевый. Уже поэтому Z 22 потребляет в среднем всего лишь шесть литров бензина на сто километров, хотя по ходовым характеристикам, комфорту и внутреннему объёму машина сравнима с BMW 528i touring, оснащённой автоматом. А по степени безопасности Z 22 превосходит 528i. Это потому, что карбон значительно прочнее стали.

Z 22 стал самым «накрученным» автомобилем, разработанным специалистами BMWTechnikGmbH. Это особое подразделение мюнхенского концерна создано 15 лет назад как кузница идей и объединяет специально отобранных инженеров, дизайнеров, техников.

С добавлением топлива термоядерной бомбы «машина Z» может обеспечить термоядерную энергию будущего | Наука

Автор Уэйт Гиббс

Каждый раз, когда физики плазмы из Sandia National Laboratories в Альбукерке, штат Нью-Мексико, производят выстрел в свой термоядерный реактор, большой кусок оборудования превращается в дым. Их машина Z содержит батареи конденсаторов, которые наполняются большей электрической энергией, чем тысяча разрядов молнии.С щелчком переключателя 20 миллионов ампер вылетают в сторону заправленного топливом цилиндра размером с ластик для карандашей. Электрический ток вызывает подавляющее магнитное поле, которое сжимает трубку так быстро и яростно, что атомы водорода внутри сливаются в гелий, высвобождая взрыв высокоэнергетических нейтронов и ядер гелия (известных как частицы). Взрыв испаряет сложное оборудование, удерживающее крошечную трубку — 10 кг твердого металла. «По сути, мы доставляем три динамитных шашки энергии», — говорит Майк Кунео, менеджер проекта.«После этого есть кратер шириной в фут».

Физики сейчас готовятся нанести еще больший взрыв, добавив драгоценное топливо, используемое в термоядерном оружии, которое несет в себе как риски, так и выгоды. Расчеты, моделирование и экспериментальные результаты, опубликованные в последние годы, показывают, что установка Сандиа может предложить более быстрый и дешевый путь к самоподдерживающемуся синтезу, чем другие подходы, которые взрывают топливо с помощью лазеров или улавливают его в реакторах, называемых токамаками. Но до сих пор Z-машина высвободила свою ярость в основном из-за дейтерия (водород с одним нейтроном в ядре), который выделяет ограниченное количество термоядерной энергии.Однако в августе исследователи добавили немного трития — водорода с двумя нейтронами. В течение следующих 5 лет испытания будут постепенно увеличиваться до 50-50 смеси дейтерия и трития (DT).

Синтез 50-50 DT-топлива высвобождает в 60-90 раз больше нейтронов, чем синтез только дейтерия, и каждый из нейтронов и α-частиц, выброшенных из DT-синтеза, несет более чем в четыре раза больше энергии, чем их аналоги, содержащие только дейтерий. Когда уровень трития в топливе возрастет до 50%, выработка энергии должна резко возрасти.

Другие попытки термоядерного синтеза пошли по тому же пути. В 1997 году Joint European Torus (JET), токамак в Абингдоне, Великобритания, сжег 50-50 DT для выработки 16 мегаватт энергии, хотя и менее чем за секунду. Этот выстрел установил рекорд по выходной мощности термоядерного синтеза, который стоит до сих пор. Но графит в стенках реактора JET ограничивал производительность. «Углерод подобен губке для трития, поэтому около 17% введенного нами трития прилипло к стене», — вспоминает Ксавье Литодон, возглавляющий физический отдел ИТЭР в Оксфорде, США.K., и теперь лоббирует расширение финансирования JET, чтобы включить новый раунд экспериментов DT в 2019 году. ITER, сверхбюджетный и просроченный международный токамак, строящийся недалеко от Кадараша во Франции, поставил свою миссию на то, чтобы в конечном итоге использовать DT для высвобождения гораздо большего количества энергии. от плавления, чем вводится.

В отличие от токамака, который использует магнитные поля для стабилизации тонкого кольца горячей плазмы, машина Z полагается на инерцию и магнитную клетку для удержания перегретого топлива во время выстрелов микросекундной длительности.Подход, называемый магнито-инерционным синтезом, имеет больше общего с усилиями по термоядерному синтезу, подобным тому, что было в Национальной лаборатории зажигания (NIF) в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии, где лазеры мощностью в триллион ватт запускают гранулы топлива, чтобы вызвать термоядерный синтез. Ученые Sandia и NIF не должны беспокоиться о превращении трития в графит, потому что, в отличие от токамаков, их машины не имеют защитных стенок. Более того, Кунео говорит, что, в отличие от NIF, магнитное поле Z-машины может замедлять возникающие α-частицы и улавливать их вдоль силовых линий, направляя больше энергии на поддержание синтеза.

Sandia — один из трех центров термоядерного синтеза, которые в настоящее время используют DT (см. Таблицу ниже). Одна проблема — стоимость. Тритий стоит десятки тысяч долларов за грамм, потому что нет естественного хранилища этого вещества; он производится в ядерных реакторах как побочный продукт деления.

Машина Z Sandia присоединяется к небольшому клубу термоядерных реакторов, в которых используется дейтерий-тритиевое (DT) топливо.

Системы

Реактор Расположение DT топливо б / у Примечание
Термоядерный реактор Токамак Принстон, Нью-Джерси 1993–1997 Списано
ОМЕГА Рочестер, Нью-Йорк 1995-настоящее время DT восходят к 1979 году
Шарнирный европейский тор Abingdon, U. К. 1991–1997 На 2019 год запланирована новая кампания DT
Национальный центр зажигания Ливермор, Калифорния 2010-настоящее время Не удалось добиться зажигания с DT
ИТЭР Кадараш, Франция 2035 (план) Использование ДТ отложено с 2021 по 2035 год

(источник данных таблицы) W.Уэйт Гиббс

Еще одна проблема — безопасность. «Тритий умеренно радиоактивен — его период полураспада составляет 12 лет, поэтому правила требуют, чтобы вы обращались с ним очень осторожно», — говорит Рич Гаврилюк, исследователь из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) в Нью-Джерси. Более того, нейтроны от DT-синтеза ударяются о стальные детали и делают их слегка радиоактивными. Поэтому, когда PPPL закрыла реактор после запуска DT в 1990-х годах, сосуд размером с комнату был заполнен бетоном, разрезан и закопан в ядерной резервации Хэнфорд в штате Вашингтон.

В присутствии воды, в том числе влажности воздуха, тритий может образовывать воду, содержащую тритий, которая, по крайней мере, в десять тысяч раз более биологически опасна, чем чистый газ T 2 , говорит Гаврилюк. Это особая проблема для машины Z, которая изолирует электрические компоненты в резервуарах с маслом и водой. «Мы не хотим, чтобы в них попадал тритий», — говорит Кунео.

В NIF тритий представляет меньшую опасность, поскольку во время транспортировки он содержится в крошечной сфере, а рабочие не часто входят внутрь машины.Капсула Сандиа, напротив, открыта с обоих концов, и в результате сильного взрыва несгоревший тритий смешивается с испаренным металлом, который разбрызгивается повсюду. «Люди должны полностью менять центр акселератора после каждого выстрела», — говорит Кунео.

Sandia, тем не менее, продвигается вперед с тритием, отчасти потому, что он генерирует дополнительные нейтроны, которые показывают, что происходит в самой горячей и самой плотной части короткоживущей плазмы, где физика не так хорошо изучена. По словам Кунео, в трех запланированных выстрелах в следующем году они снимут тритиевую систему удержания вокруг цели, чтобы проверить систему безопасности продувки воздухом и получить более четкое представление о нейтронах.

«Мы очень рады недавним результатам, несмотря на то, что это всего лишь одна десятая процента трития», — добавляет он. «Существовал барьер для веры в то, что мы вообще сможем использовать тритий».

* Поправка, 17 ноября, 9:44: в предыдущей версии этой истории было неправильно завышено количество трития, поглощенного графитовыми стенками токамака JET.

Рекордное число нейтронов в термоядерных экспериментах Sandia Labs Z

Выход MagLIF увеличивается на порядок

ALBUQUERQUE, N.М. — Newswise — Относительно новый метод управления ядерным синтезом, который сочетает в себе мощный разряд электричества с сильными магнитными полями и мощным лазерным лучом, достиг собственного рекордного количества нейтронов — ключевого стандарта, по которому оцениваются усилия по синтезу — в Сандиа Z-импульсная энергетическая установка Национальной лаборатории, самый мощный производитель рентгеновских лучей на Земле.

Достижение проекта под названием MagLIF для инерционного синтеза намагниченных лайнеров было сообщено в статье, опубликованной в октябре.9 в журнале Physical Review Letters.

«Выход нейтронов за последние два года увеличился более чем на порядок», — сказал физик Sandia и ведущий исследователь Мэтт Гомес. «Мы не только рады, что внесенные нами улучшения привели к такому увеличению выпуска, но и то, что это увеличение было точно предсказано теорией».

Производство нейтронов MagLIF увеличилось с 10 до 13 th с использованием дейтериевого топлива (от 10 до 15 th означало бы стократное увеличение мощности, общепринятое учеными, если бы равная смесь дейтерия и трития, DT, имела использовалась), а средняя ионная температура увеличилась вдвое.По словам Гомеса, это было достигнуто за счет одновременного 50-процентного увеличения приложенного магнитного поля, утроения энергии лазера и увеличения потребляемой мощности Z с 16 до 20 мегаампер.

«Выходная мощность составила всего 2 килоджоулей DT, относительно небольшое количество энергии», — сказал он. Килоджоуль определяется как тепловая энергия, рассеиваемая током в 1000 ампер, проходящим через резистор сопротивлением 1 Ом в течение одной секунды. «Но на основе экспериментов, которые мы провели до сих пор, которые показывают улучшение в 30 раз за пять лет, и моделирования, согласующегося с этими экспериментами, мы думаем, что выход от 30 до 50 килоджоулей возможен, что приближает нас к состоянию, известному как научный точка безубыточности.«

Рост объема производства, прогнозируемый на основе изменений входных данных, указывает на то, что предложение о создании машины даже больше, чем Z и лучше оснащенной для обеспечения безубыточности, теперь имеет более прочную основу для выполнения этого запроса», — сказал Гомес.

«Результаты MagLIF вызвали огромный интерес к исследованиям термоядерного синтеза, которые — за счет объединения магнетизма, лазеров и электрической энергии — охватывают состояния плазмы между традиционным термоядерным синтезом с инерционным удержанием, таким как лазеры в Национальном центре зажигания Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора, и традиционным магнитным — замкнутый термоядерный синтез, аналогичный международному проекту ИТЭР на юге Франции », — сказал Дэн Синарс, директор Центра исследований импульсной энергии в Сандии.«Успех MagLIF привел к появлению новых программ и нескольких стартапов слияния и помог повысить интерес к этому более широкому подходу».

Поскольку рабочие характеристики и условия плазмы предсказуемо менялись с изменениями входных параметров, менеджер по термоядерным экспериментам Sandia Дэвид Амплфорд сказал: «У нас есть дополнительная уверенность, что мы сможем масштабировать MagLIF для более высоких токов».

Безубыточность — это промежуточная цель

Безубыточность происходит, когда количество энергии, вложенной в топливо, равно количеству энергии, которое оно излучает, что является достижением тех, кто работает в поле. Когда выделяется больше энергии, чем необходимо для поддержания эксперимента — состояние, известное как «высокий выход», — мечта мира о чистой энергии из морской воды, самого доступного материала на Земле, сделает гигантский шаг вперед.

Морская вода содержит разновидность водорода под названием дейтерий, который содержит дополнительный нейтрон, и тритий, у которого есть два дополнительных нейтрона. Эти дополнительные нейтроны являются плавкими, что означает, что они выделяют энергию термоядерного синтеза, когда могут объединиться. Дейтерий, с которым легче работать, в настоящее время является предпочтительным материалом почти в каждом эксперименте по термоядерному синтезу в точке Z, при этом иногда моделируется более энергичное присутствие трития.

Еще до достижения безубыточности эта работа полезна: данные все более мощных термоядерных реакций, передаваемые в суперкомпьютеры, информируют Sandia о работе по управлению запасами, которая обеспечивает безопасность, надежность и надежность национального ядерного оружия.

История MagLIF начинается с теории

Теория, лежащая в основе метода синтеза MagLIF Сандии, была создана десять лет назад в Сандиа группой под руководством физика-теоретика Стива Слуца. Этот метод сочетает в себе мощный электрический импульс от Z с лазерной вспышкой, которая предварительно нагревает дейтериевую мишень размером с карандаш размером с ластик, приближая ее к соответствующей начальной температуре, от которой можно подняться до термоядерного синтеза.Затем в этом методе используется магнитное поле, чтобы удерживать заряженные частицы в цилиндрической рабочей области, чтобы они сливались в большем количестве. Затем, по-прежнему опираясь на теорию, последовала волна улучшений, последней из которых руководила команда Сандии Гомеса.

Команда уменьшила толщину прозрачного пластикового окна, которое задерживало термоядерный газ при комнатной температуре, но также частично закрывало входной порт для лазерного луча.

Изначально команда консервативно выбрала очень толстое окно, чтобы оно не лопнуло до эксперимента и не испортило цель, сказал Гомес.Впоследствии команда тщательно проверила оконные материалы различной толщины, чтобы определить давление, при котором каждый из них выйдет из строя.

«Мы определили, что можем примерно вдвое уменьшить толщину и по-прежнему надежно удерживать термоядерное топливо», — сказал Гомес.

Маленькое окошко, которое исчезло

Топливо сохранилось, исследователи обратились к компьютерному моделированию, которое показало, насколько можно ожидать улучшения в энергетической связи лазерного луча с мишенью, учитывая, что толщина окна была уменьшена.

«Лазер не проходит через окно, как мы традиционно думаем, — сказал Гомес. «Лазер настолько интенсивен, что фактически ионизирует окно, превращая его в плазму, нагревая до тех пор, пока оно не станет более или менее прозрачным для лазера. На процесс нагрева окна до этих экстремальных температур приходится значительная часть потери лазерной энергии. Мы удалили примерно половину массы оконного материала, поэтому нам не нужно так сильно нагревать, поэтому мы теряем меньше энергии.

«Наши модели были впоследствии подтверждены экспериментами», — сказал Гомес.

Сандиа также увеличила мощность магнитных полей, которые не позволяли заряженным частицам покидать игровое поле, повышая вероятность того, что они останутся, чтобы взаимодействовать и сливаться.

Еще одна проблема, которую удалось преодолеть, заключалась в том, как увеличить силу двух магнитных катушек, сохраняя при этом промежуток между ними для доступа к диагностике, сказал Гомес. «Раньше нам приходилось выбирать между большим магнитным полем без диагностического доступа, который мы не хотели даже пробовать, и меньшим магнитным полем с диагностическим доступом», — сказал Гомес.«Теперь у нас есть большее поле и диагностический доступ, которого мы достигли за счет внутреннего усиления катушек».

Стабильность реакций остается проблемой по мере увеличения мощных рабочих сил. Имплозия термоядерного синтеза, сотрясаемая увеличивающейся мощностью, может превратиться в ничто. Но моделирование показывает, что более высокое давление в топливной зоне должно действовать для стабилизации против увеличивающихся сил.

«До безубыточности еще два порядка, но моделирование, отражающее наши экспериментальные тенденции, показывает, что увеличение урожайности на другой порядок возможно при дополнительном увеличении входных параметров», — сказал Гомес.

Он упоминает больше топлива, более мощные лазерные импульсы, магнитные поля и электрические импульсы как контролируемые факторы, способствующие увеличению мощности, которые он считает неизбежными.

Эта работа была поддержана Президентской премией за раннюю карьеру для ученых и инженеров и Национальной администрацией по ядерной безопасности.


Sandia National Laboratories — это многопрофильная лаборатория, управляемая National Technology and Engineering Solutions компании Sandia LLC, 100% дочерней компании Honeywell International Inc.для Национального управления ядерной безопасности Министерства энергетики США. Sandia Labs отвечает за основные исследования и разработки в области ядерного сдерживания, глобальной безопасности, обороны, энергетических технологий и экономической конкурентоспособности с основными объектами в Альбукерке, штат Нью-Мексико, и Ливерморе, штат Калифорния.

Атмосферы суперземли исследованы с помощью мощной Z-машины национальной лаборатории Sandia

Художественная концепция магнитных полей выбранных суперземель в виде Z-машины, изображенной внизу, имитирует гравитационные условия на других планетах.Магнитные поля планет удерживают космические лучи от разрушения атмосферы планет, повышая вероятность выживания жизни. Предоставлено: изображение художника Эрика Лундина; Фотография стрельбы Z от Randy Montoya

Шаг в поисках жизни в другом месте галактики.

Огромные силы, создаваемые машиной Z в Национальных лабораториях Сандиа, используются для воспроизведения гравитационного давления на так называемых «суперземлях», чтобы определить, какие атмосферы могут поддерживать жизнь.

Астрономы считают, что суперземли — скопления камней, которые в восемь раз больше Земли — существуют в нашей галактике миллионами. «Перед нами стоит вопрос, действительно ли какие-либо из этих суперпланет похожи на Землю с активными геологическими процессами, атмосферой и магнитными полями», — сказал физик из Сандиа Джошуа Таунсенд.

Текущая работа Z описана в Nature Communications. Исследователи программы Фундаментальной науки Сандиа, работающие с коллегами из Лаборатории Земли и планет Научного института Карнеги в Вашингтоне, округ Колумбия.C., используйте силы, доступные на уникально мощной установке Z Sandia, чтобы почти мгновенно применить эквивалент огромного гравитационного давления к бриджманиту, также известному как силикат магния, наиболее распространенный материал на твердых планетах.

По словам Таунсенда, в результате экспериментов была создана таблица с данными, которая показывает, когда внутренняя часть планеты будет твердой, жидкой или газообразной при различных давлениях, температурах и плотностях и в какие предсказанные промежутки времени. Только жидкое ядро ​​- с его металлами, перемещающимися друг относительно друга в условиях, напоминающих условия земной динамо-машины — создает магнитные поля, которые могут отводить разрушительные солнечные ветры и космические лучи от атмосферы планеты, позволяя жизни выжить.Эта критически важная информация о напряженности магнитного поля, создаваемой состояниями ядер суперземель разного размера, ранее была недоступна: ядра хорошо скрыты основной массой окружающих их планет и, следовательно, не видны при дистанционном наблюдении. Для исследователей, которые предпочитали земные эксперименты, а не получение изображений на большом расстоянии, не было достаточного давления, пока не были задействованы возможности Z.

Инвэй Фэй, автор текущего исследования и старший научный сотрудник Лаборатории Земли и планет Карнеги, известен своим умением синтезировать бриджманит большого диаметра с использованием многотонных прессов со спеченными алмазными наковальнями.

«Z предоставил нашему сотрудничеству уникальный инструмент, с которым не может сравниться никакая другая техника, чтобы мы могли исследовать экстремальные условия недр суперземли», — сказал он. «Беспрецедентно высокое качество данных аппарата сыграло решающую роль в расширении наших знаний о суперземлях».

Великолепная семерка

Дальнейший анализ состояния газообразных и плотных материалов на определенных суперземлях позволил составить список из семи планет, которые, возможно, заслуживают дальнейшего изучения: 55 Cancri e; Кеплер 10b, 36b, 80e и 93b; CoRoT-7b; и HD-219134b.

Управляющий

Sandia Кристофер Сигл, который вместе с Фэем первоначально предложил эти эксперименты, сказал: «Эти планеты, которые, как мы обнаружили, наиболее вероятно поддерживают жизнь, были выбраны для дальнейшего изучения, потому что они имеют такое же соотношение железа, силикатов и летучих газов, как Земля. в дополнение к внутренней температуре, способствующей поддержанию магнитных полей для защиты от солнечного ветра ».

Акцент на больших, а не на малых планетах возник потому, что большое гравитационное давление означает, что атмосферы с большей вероятностью сохранятся в долгосрочной перспективе, сказал Таунсенд.

Например, он сказал: «Поскольку Марс был меньше, у него изначально было более слабое гравитационное поле. Затем, когда его ядро ​​быстро остыло, он потерял свое магнитное поле, и его атмосфера впоследствии была удалена ».

Z в действии

Для этих экспериментов Z-машина при рабочих условиях до 26 миллионов ампер и сотен тысяч вольт создает магнитные импульсы огромной мощности, которые ускоряют куски меди и алюминия размером с кредитную карту, называемые листовыми пластинами.Они были запущены намного быстрее, чем пуля из винтовки, в образцы бриджманита, самого распространенного минерала на Земле. Почти мгновенное давление силового взаимодействия создало продольные и поперечные звуковые волны в материале, которые показывают, остается ли материал твердым или превращается в жидкость или газ, сказал исследователь Sandia и автор статьи Чад Маккой. С этими новыми результатами исследователи получили надежные данные, на которые можно было закрепить теоретические планетные модели.

В техническом документе делается вывод о том, что высокоточные данные о плотности и беспрецедентно высокие температуры плавления, достигнутые на машине Z, «служат эталоном для теоретических расчетов в экстремальных условиях.”

заключил Фэй: «Наше сотрудничество с учеными из Сандии привело к результатам, которые будут способствовать более академическому исследованию экзопланет, открытие которых захватило общественное воображение».

«Эта работа определяет интересные кандидаты на экзопланеты для дальнейшего изучения», — сказал Сигл. «Ударное сжатие Z плюс необычная способность Фея синтезировать бриджманит большого диаметра дает возможность получить данные, относящиеся к экзопланетам, которые были бы невозможны где-либо еще.”

Ссылка: «Плавление и плотность MgSiO3, определенные ударным сжатием бриджманита до 1254 ГПа» Инвэй Фэй, Кристофер Т. Сигл, Джошуа П. Таунсенд, Чад А. Маккой, Асмаа Буджибар, Питер Дрисколл, Люк Шуленбургер и Майкл Д. Ферниш , 9 февраля 2021 г., Nature Communications.
DOI: 10.1038 / s41467-021-21170-y

Работа поддержана Национальным научным фондом, программой Z Fundamental Science Program и грантом Carnegie Venture.

Внутри коммутационной матрицы HPE Gen-Z

Еще до того, как он запустил 1 доллар.3-миллиардное приобретение Cray еще в мае, Hewlett Packard Enterprise преследовало высокие цели. Его ориентированная на память концептуальная платформа, названная The Machine, была возможным претендентом на роль отправной точки для архитектуры для эксафлопсной системы, и ее ответвления, основанные на существенной работе HPE с протоколом Gen-Z в рамках программы PathForward Министерства энергетики США, запущенной в 2017. Технология все еще немного нова, и, возможно, именно поэтому три большие эксафлопсные системы, награжденные Министерством энергетики, имеют более традиционные кластерные конструкции, использующие сочетание центральных и графических процессоров, а также быстрые системные внутренние соединения и межсоединения.

Возможно, именно поэтому HPE приобрела Cray. Теперь HPE имеет право похвастаться тремя крупными победами в эксафлопе в США и клиентской базой, в которой она может продолжить развитие идей, воплощенных в The Machine, предположительно на основе межсоединения Gen-Z.

Компания HPE сформировала Консорциум Gen-Z еще в октябре 2016 года, когда на горизонте маячили различные виды постоянного хранилища с возможностями байтовой адресации. Это важное различие. Машина, а также более общий протокол Gen-Z используют семантику загрузки / сохранения основной памяти процессора, в отличие от доступа к блокам или файлам через периферийную шину ЦП, как это делает большинство хранилищ внутри системы или между узлами в системе. кластер.

Идея The Machine заключалась в том, чтобы вывернуть системную архитектуру наизнанку, разместить гигантский пул взаимосвязанной памяти в центре системы (на самом деле кластер памяти с вычислительными элементами, свисающими с него на краю), а не иметь ядро вычислительный кластер с индивидуальной памятью, свисающей с каждой машины. Предполагалось, что Gen-Z станет открытым способом воплощения этих идей в распределенных системах, и Dell, Cray, Arm Holdings, Mellanox Technologies и Xilinx изначально объединились, чтобы стать лидером консорциума, как и производители памяти Micron. Technology, Samsung, Renesas и SK Hynix.Консорциум Gen-Z выпустил в общей сложности девять спецификаций и пять проектов спецификаций для всех типов устройств за последние три года, и теперь в него входят 70 членов в сообществах аппаратного и программного обеспечения, в том числе Microsoft и Red Hat среди поставщиков операционных систем Google. и Microsoft среди гипермасштабируемых и облачных разработчиков.

HPE концептуально говорила о своем оборудовании Gen-Z в течение многих лет, но, выполнив работу для PathForward в рамках усилий по эксаскейлингу, компания фактически выпустила микросхемы, используемые в серверных мостах Gen-Z и коммутаторах Gen-Z, поскольку а также топологию Hyper-X, которую HPE рекомендует для кластеров, ориентированных на память. Теперь HPE помещает эти устройства в детский кластер под кодовым названием Cadet, состоящий всего из тринадцати узлов на базе новых процессоров AMD Rome Epyc 7002, для проведения первоначального тестирования межсоединений Gen-Z и атомарной памяти, которые он позволяет. по вычислениям и хранилищам. Патрик Кнебель, научный сотрудник HPE и вице-президент лаборатории кремниевого дизайна в офисе технического директора ИТ-поставщика, был тем, кого команда HPE попросила изучить каналы и скорости. Эти устройства концептуально очень близки к итерациям The Machine, вдохновленным HPC, которые компания демонстрировала в качестве концепции еще летом 2015 года на Международной конференции по суперкомпьютерам в Германии.

«Мы создали этот набор микросхем для высокопроизводительных вычислений и экзадачности, но мы должны были также удовлетворить потребности наших корпоративных клиентов», — пояснил Кнебель на недавней конференции Hot Chips в Стэнфордском университете. «У HPE очень широкий портфель, и эта технология была разработана для охвата всего этого портфеля. Аналитика больших данных, машинное обучение, симуляция и моделирование — это лишь некоторые из приложений, которые запускают наши клиенты и которые представляют собой рабочие нагрузки с очень большим объемом данных.По мере того, как они принимают все больше этих рабочих нагрузок, эти размеры наборов данных обеспечивают вычислительную интенсивность и предъявляют огромные требования к пропускной способности межсоединений для этих приложений, которые имеют большой межузловой трафик ».

В результате крупным предприятиям потребуются некоторые из тех же технологий, что и традиционные цеха высокопроизводительных вычислений и развивающиеся цеха искусственного интеллекта, и с тройным ударом этих трех областей технология, которая имеет высокую производительность, разумную стоимость и широкую применимость, имеет больше шансов. чтобы стать мейнстримом — и, возможно, тоже заработать для HPE немного денег.

Gen-Z может поддерживать множество различных топологий, где они являются точками соединения между устройствами или группой устройств, свисающих с коммутируемой структуры, а топология сети может быть традиционным толстым деревом свернутого Clos или даже вариант Hyper-X сложенного Clos, который предпочитает HPE. Компания тестирует кластер с топологией «все для всех» (мы полагаем, вы можете думать о нем как о 1D Hyper-X), как показано на диаграмме ниже, но ожидает, что в системе класса exascale будет использоваться 3D-модель. Топология Hyper-X.Особенность Hyper-X в том, что это универсальное соединение между устройствами, вы можете добавить несколько измерений в топологию Hyper-X, чтобы увеличить масштаб, и несколько уровней, чтобы обеспечить отказоустойчивость кластера и многопутевость, чтобы справиться с перегрузкой трафика на сеть.

HPE занимается оптической записью между устройствами как с The Machine, так и с прототипом Gen-Z, в отличие от многих межсоединений суперкомпьютеров, в которых используются медные кабели в стойках с модулями, а затем оптические каналы между модулями.Топология Dragonfly от Cray использует такое сочетание медных и оптических кабелей, но обычно использует протокол MPI для слабого связывания ядер и связанных с ними DRAM на разных машинах, не пытаясь выполнять фактическую адресацию памяти через фабрику. Электрические интерфейсы — в данном случае блок из четырех портов PCI-Express 4.0, обеспечивающих в совокупности пропускную способность 128 ГБ / с — используются для подключения сервера к микросхеме моста Gen-Z. Оптические интерфейсы между этими микросхемами моста и коммутаторами Gen-Z реализуют проприетарный четырехполосный канал Gen-Z, который работает со скоростью 53 Гбит / с и обеспечивает 318 ГБ / с пропускной способности в коммутаторы и из них.

ASIC коммутатора Gen-Z реализована по 16-нанометровым процессам от Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp с использованием технологии упаковки чипа на пластине на подложке 2.5D (такой же, как на видеокартах от Nvidia и AMD), может управлять 60 портами со встроенной оптикой, который представляет собой довольно высокий переключатель счисления счисления с учетом пропускной способности на порт, обеспечивающий в совокупности пропускную способность 12,7 Тб / с. (Это четыре полосы, работающие со скоростью 53,1 Гбит / с на порт, умноженные на 60 портов. ) Это вдвое превышает совокупную пропускную способность наиболее распространенных коммутаторов центров обработки данных Ethernet, которые поставляются сегодня, которые управляют 6.4 Тбит / с и на одном уровне с устройствами на 12,8 Тбит / с, которые анонсировали Innovium, Broadcom, Barefoot Networks и Marvell. (Насколько нам известно, только Innovium фактически поставляет ASIC со скоростью 12,8 Тбит / с.) 2D-сетка Hyper-X может поддерживать до 3840 узлов в 2D-сетке с тремя переходами между устройствами и может расширяться до 61 440 устройств с четырьмя переходами. и еще один уровень сети плюс немного больше задержки.

В том, как HPE создала чипы Gen-Z, есть много хитрости, но одним из отличительных моментов является то, как она консолидировала ленточный накопитель межсоединения SERDES для оптических адаптеров, ядра моста для хоста сервера. адаптеры и коммутатор ASIC до единой области на пластине.Они разрезаются и снова собираются в пакеты с настройками eh, установленными по мере необходимости. Давайте начнем с чипа и перейдем к деталям:

В этом кристалле используется пять микросхем, и они отпиливаются друг от друга после каждого травления. Сверху находится микросхема переключателя ядра, которая имеет коммуникационные SERDES, а также левую и правую стороны, а также межкристаллические межсоединения по краям сверху и снизу. (Подробнее об этом через секунду.) Центральный чип используется в мостах хоста, связывая четыре PCI-Express 4.0 x16 полос — да, это много, но для разговора с памятью через фабрику она вам нужна — в мост, который подключается к коммутационной матрице Gen-Z. Три нижних чипа представляют собой блоки SERDES, используемые для межсоединений между электрическими и оптическими соединениями, которые будут использоваться для подключения блоков DRAM, постоянной памяти или флэш-памяти к матрице Gen-Z. Микросхема моста Gen-Z имеет электрический SERDES, а матрица переключателя Gen-Z имеет оптический SERDES; электрические и оптические матрицы внизу известны как E2O, что достаточно умно.

В первоначальном пакете микросхем коммутатора Gen-Z пять чипов ядра коммутатора собраны друг с другом и связаны между собой краями межкристаллического соединения, например:

Каждый чипсет в стеке из пяти чипов имеет около 2,8 миллиарда транзисторов и реализует дюжину портов Gen-Z. Очевидно, намного проще получить хороший выход на этих чипах меньшего размера — 25,6 миллиметра в ширину и 9,5 миллиметра в высоту — чем создать один монолитный чип с теми же функциями и примерно в пять раз большей площадью.(Вы могли бы потерять соединение микросхемы с микросхемой, что, как вы можете видеть, добавляет немного площади к общему дизайну, но вам придется добавить кольцевое межсоединение или что-то еще, так что это может быть чистая промывка .) Весь сложный комплекс состоит из 14 миллиардов транзисторов, что примерно на 22 процента меньше, чем у графического процессора Nvidia «Volta» GV100. Пять чиплетов связаны друг с другом в одномерной целостной сетке. Задержка бездействующего коммутатора при прохождении через комплекс коммутаторов Gen-Z составляет около 80 наносекунд в переходе от порта к порту, и если вы хотите добавить упреждающую коррекцию ошибок (FEC), добавьте еще 2 наносекунды.

Эти чиплеты коммутатора имеют полностью буферизованные поперечные панели и реализуют буферизацию точек пересечения для устранения входящих конфликтов и уменьшения сложности арбитража. Каждый чиплет имеет 16 виртуальных каналов для разных классов трафика, и каждый виртуальный канал может быть запрограммирован на наличие нескольких первичных и вторичных маршрутов, в зависимости от количества плоскостей в каждом измерении топологии Hyper-X. Каждый входной порт имеет свою собственную таблицу маршрутизации и включает в себя адаптивную маршрутизацию для каждого пакета на основе исходящей перегрузки и обеспечивает высокую пропускную способность, по словам Кнебеля, даже при небольших размерах пакетов.

Вот схема микросхемы моста Gen-Z:

А вот как вы создаете три различных потенциальных компонента в коммутируемой матрице Gen-Z с вычислительными ресурсами, памятью и другим хранилищем:

Микросхема электрического и оптического моста съедает эти четыре слота PCI-Express 4. 0 x16, выходящие из сервера, объединяя их пропускную способность. Он состоит из одного чиплета коммутатора, пары мостовых чиплетов и пары оптических разъемов E2O на корпусе, который выглядит следующим образом:

В середине схемы, приведенной выше, оптический коммутатор Gen-Z имеет эти пять чиплетов коммутатора, уложенных в пакет, плюс десять оптических SERDES, управляющих этими 60 портами на коммутаторе.Вот как выглядит упаковка коммутатора:

Чтобы сделать электрический переключатель на оптический, как показано справа, у вас есть матрица переключателя и один модуль E20 SERDES. (У нас нет образца этого устройства.) Модуль переключателя E2O имеет матрицу переключателя, которая напрямую взаимодействует с оптическими компонентами модуля. Таким образом, HPE не требуется матрица E2O для функциональности, обращенной к ткани, но требуется одна матрица E2O на стороне, обращенной к носителю, для преобразования с оптического Gen-Z на электрическое Gen-Z для подключения к этим мультимедийным устройствам.

Вот важный момент в коммутации Gen-Z: оптика интегрирована с коммутацией Gen-Z, а SERDES в корпусе переключателя напрямую выводят оптические сигналы и принимают оптические сигналы в комплекс микросхем. Традиционная коммутация с использованием оптических каналов для больших расстояний или более широкой полосы пропускания должна проталкивать сигналы по дорожкам печатной платы от ASIC коммутатора к портам, затем они должны переходить на мощные трансиверы, которые проталкивают сигнал по одномодовому или многомодовому оптическому волокну, затем поймайте его с помощью другого горячего трансивера, который принимает сигнал, преобразует его обратно в электрические сигналы и проталкивает его по дорожкам печатной платы обратно в другую ASIC коммутатора.Это стоит больше денег (или будет, когда технологии Gen-Z станут массовыми, как надеется HPE) и потребляет больше энергии.

HPE не разглашает подробностей о своем проекте эксафлопсной развертки PathFoward с Министерством энергетики, но прототип, который компания, несомненно, использовала в рамках своих заявок на сделки по эксаскейлингу в Соединенных Штатах, имел салазки X86 с двумя однопроцессорными узлами и двумя Микросхемы моста Gen-Z на лоток, плюс лоток коммутационной матрицы Gen-Z с двумя коммутаторами:

Работа PathForward также включала лоток для энергонезависимых носителей с восемью накопителями и двумя переключателями E2O, чтобы связать это хранилище с структурой Gen-Z.

Программа Cadet для первых пользователей проще и предлагает очень толстую адаптерную карту PCI-Express, которая реализует мост Gen-Z для соединения тринадцати двухпроцессорных систем HPE ProLiant DL385 с процессорами Rome Epyc. Узлы сервера связаны в единую двумерную топологию Hyper-X.

Неясно, с какой структурой HPE сравнивает себя в приведенной ниже таблице, но это выглядит как вишневый подбор статистики из различных межсоединений, и он ясно показывает, что мост Gen-Z имеет некоторые преимущества по сравнению с тем, что, как мы предполагаем, является InfiniBand. адаптер главной шины.По словам Кнебеля, ключевой статистикой является скорость обмена сообщениями.

И чтобы понять, как это может привести к повышению производительности приложения, Кнебель взял профиль приложения для сборки генома из SC15. С помощью этого приложения для геномики данные анализируются на генетические последовательности переменной длины (называемые k-мерными), сортируются в смежные последовательности (называемые контигами), а затем выравниваются, а затем объединяются в перекрывающиеся нуклеотиды. Три средних шага занимают 85 процентов вычислительного времени и сильно ограничены узкими местами связи внутри системы и по межсоединению.При увеличении скорости обмена сообщениями в 4,75 раза теоретически, основываясь на законе Амдала, можно ускорить работу всего приложения в 3 раза. Заметьте, HPE еще не доказала этого.

Другое дело, что HPE ожидает, что ее оптические коммутаторы и хост-мосты Gen-Z будут «конкурентоспособными по стоимости» с высокопроизводительными фабриками HPC с коммутаторами и сетевыми интерфейсными картами. Устройства Gen-Z имеют вдвое большую пропускную способность и почти в пять раз большую скорость обмена сообщениями, и неясно, планирует ли HPE устанавливать цену на основе единиц или пропускной способности, когда заявляет, что она будет конкурентоспособной по цене.

Забегая вперед, HPE работает над внедрением портов PCI-Express 5. 0 на своих микросхемах моста и переходом на сигнализацию 400 Гбит / с в своей матрице и ожидает более чем удвоения скорости обмена сообщениями в следующем поколении структуры Gen-Z. Кнебель говорит, что HPE также стремится сократить время задержки при обмене сообщениями. HPE также рассматривает возможность расширения кластера Cadet с топологией 4D Hyper-X, чтобы увеличить его размер до 256 узлов.

Будет интересно посмотреть, что HPE сделает с Gen-Z после того, как завершит приобретение Cray.Он будет иметь вариант Ethernet для высокопроизводительных вычислений Slingshot от Cray плюс все это Gen-Z. Неясно, можно ли их каким-либо образом смешивать и сопоставлять, но Gen-Z, безусловно, можно использовать для подключения узлов к пулам памяти и хранилищам, а Slingshot можно использовать для связывания узлов друг с другом в распределенной системе.

Китай скоро получит собственную Z-машину для испытаний имитации ядерных взрывов

Ключевой момент: такого рода машины позволяют исследовать и поддерживать ядерное оружие, фактически не используя его.Это означает, что каждая сторона может быть уверена, что ее запасы будут работать, если сдерживание не сработает.

Добро пожаловать в новейшую гонку вооружений между США и Китаем: гигантские машины для испытания ядерного оружия. Китай создает устройство, эквивалентное американской машине Z, устройство, которое воспроизводит условия ядерной бомбы, но в контролируемой безопасности лаборатории. За исключением того, что Китай говорит, что его машина будет больше, чем у Америки.

Z Pulsed Power Facility «является самым мощным и эффективным лабораторным источником излучения в мире», согласно данным Sandia National Laboratory в Альбукерке, Нью-Мексико.«Он использует сильные магнитные поля, связанные с высокими электрическими токами, для получения высоких температур, высокого давления и мощных рентгеновских лучей для исследований в области науки с высокой плотностью энергии».

«Машина Z создает условия, которых нет больше нигде на Земле», — утверждает Сандия.

Но эти условия могут скоро появиться в городе Мяньян на юго-западе Китая, где Китайская академия инженерной физики разрабатывает ядерное оружие.

Китайская машина Z «спроектирована для производства около 60 миллионов джоулей энергии за мгновение, что примерно в 22 раза больше, чем 2.7 миллионов джоулей было произведено на предприятии в Sandia », — сообщает South China Morning Post. «Он делает это, направляя мощные электрические импульсы в цель размером с катушку с нитью, состоящую из сотен вольфрамовых проволок, каждая из которых тоньше человеческого волоса. Когда импульсы проходят через провода, вольфрам взрывается, испаряется и создает плазму с настолько сильным магнитным полем, что взорванные частицы выталкиваются внутрь. Частицы сталкиваются, производя интенсивное излучение — в основном рентгеновское — и создавая условия, которые более точно отражают настоящий ядерный взрыв.”

«Имея такое количество энергии, мы можем нагреть цель до температуры более 100 миллионов градусов по Цельсию», — хвастался один китайский физик-ядерщик. «Это превзойдет машину в Сандии».

The National Interest связались с лабораторией Sandia; Представитель компании ответил, что, хотя американские исследователи знают о китайском проекте, они не могут его комментировать.

Строительство объектов для разработки более совершенных ядерных бомб происходит по мере роста напряженности между США и Китаем. Президент Трамп пригрозил выйти из Договора о ракетах средней и меньшей дальности 1987 года между США.С. и Советский Союз. Договор запрещал большинство ядерных ракет средней и малой дальности. Трамп обвиняет Россию в нарушении договора, размещая новые ракеты: президент России Владимир Путин пригрозил в ответ на создание большего количества ядерного оружия.

Эти события не остались незамеченными для Пекина. «В мае China Youth Daily сообщила, что академия [инженерной физики] стремится превзойти США в разработке ядерного оружия», — отмечает South China Morning Post. «Должен превзойти США» стало девизом для ученых и инженеров, работающих в сверхсекретных исследовательских центрах, — сообщила официальная газета Коммунистической лиги молодежи.

Даже если машина Китая больше, чем машина Америки, как это часто бывает с гонкой ядерных вооружений, неясно, какое преимущество получит Пекин. У США есть почти 7000 ядерных боеголовок, чтобы уничтожить Китай и Россию как функционирующие общества: у России есть такое же количество, чтобы вернуть услугу Америке. Имея примерно 300 ядерных боеголовок, китайский арсенал заметно меньше, но не настолько мал, чтобы не нанести серьезный ущерб США

.

Более эффективные ядерные бомбы могут убить больше людей, но они не изменят основного уравнения взаимно гарантированного уничтожения.

Майкл Пек — писатель, работающий в интересах национальных интересов. Его можно найти в Twitter и Facebook.

Впервые он появился в 2018 году и в настоящее время публикуется из-за интереса читателей.

Изображение: Sandia.gov

Проект консервации Z-Machine

Около

Z-Machine Preservation Project (ZMPP) — это интерпретатор интерактивной художественной литературы на виртуальной машине Java. Первоначально он был написан с нуля с использованием Java 5 для создания реализации Z-Machine, которую легко понять, поддерживать и расширять.

Цель состоит в том, чтобы предоставить реализацию интерпретатора, совместимую со стандартами и предлагающую возможность воспроизводить интерактивную художественную литературу на многих платформах без перекомпиляции исходного кода либо в виде настольного приложения, либо в веб-браузере.

Начиная с 2010 года, ZMPP также будет запускать игры, написанные для стандарта виртуальных машин Эндрю Плоткина Glulx, превью можно увидеть на странице игры.

Текущая версия поддерживает следующие функции:

  • поддерживаются все версии файлов истории
  • Сохраняет и восстанавливает в Quetzal 1.4 формата (также в режиме апплета)
  • Поддерживает стандарт Blorb (графика, звук AIFF, метаданные)
  • Читает традиционные файлы Z-кода и файлы релизов Inform 7
  • работает автономно и апплет
  • разных шрифтовых стиля, акценты, юникод
  • Поддержка цветов

  • (стиль Frotz)
  • синхронизированный вход и предварительно инициализированный вход
  • история команд
  • многократная отмена
  • настраиваемый рендеринг текста (цвет, размер, сглаживание)
  • -> Дополнительная информация
  • -> Сравнение с ZPlet

Скачать текущую версию

Текущая версия — 1.5, его можно загрузить со страницы проекта Sourceforge или из архива интерактивной художественной литературы.

Игры

В качестве демонстрации я установил список игр, которые являются репрезентативными, показывая как природу IF, так и функции апплета ZMPP:

Скриншот

ЗМПП на других сайтах

  • Фредрик Рамсберг использует ZMPP для шведских игр (используя свою библиотеку Inform Swedish.h) на своем веб-сайте. Он также помог найти несколько ошибок в интерпретаторе.
  • Adam Cadre сделал ссылку в своем «9:05» на список игр на странице проекта ZMPP. Это также содержит несколько его игр.
  • У Дэна Сандерсона есть запись в своем блоге о ZMPP.
  • Веб-сайт fiction-fr предлагает интерактивную фантастику, в которую можно играть как с Zplet, так и с ZMPP.
  • Эндрю Байо написал отличную запись в своем блоге о неизданной игре Infocom, использующей ZMPP для ее запуска.

Благодарности

За время своего существования ЗМПП все больше и больше становился проектом
Сообщество интерактивной фантастики, и я очень рад этому, многие
идеи по улучшению сейчас исходят от пользователей.Люди, я хочу поблагодарить здесь (в алфавитном порядке):

  • An Ni за тестирование и предложения по улучшению поддержки японского языка
  • Эрику Форгеоту за французский перевод, тестирование и отчеты об ошибках,
    Реализация JNLP и редизайн домашней страницы
  • Фредрик Рамсберг за отчеты об ошибках и предложения по улучшению, ZMPP
    поддержка латинских языков с акцентом в основном благодаря его тестированию и
    предложения
  • Пичунеке за предложения по тестированию и улучшению испанского языка.
  • Sandy McArthur за мотивацию продолжающихся разработок для создания ZMPP
    ядро более многоразового использования


    © 2005-2010 Вэй-Джу Ву, Box of Rats LLC, дизайн веб-сайта Эрик Форгеот, Java является товарным знаком Oracle, Inc.

Новое устройство в Z машина для измерения мощности для ядерного синтеза

Технолог-механик Sandia National Laboratories Кенни Веласкес вносит корректировки во время окончательной установки оборудования внутри камеры Z Line VISAR в рамках подготовки к пуску в эксплуатацию станка Z в декабре 2018 года. Фото: Майкл Джонс

Если вы преследуете неуловимую цель ядерного синтеза и думаете, что для выполнения этой работы вам нужен реактор побольше, вы сначала можете точно узнать, сколько входящей энергии, исходящей от сетевой розетки, попадает в сердце вашей машины.

Если где-то во время этой поездки вы сможете уменьшить внутренние потери, возможно, вам не понадобится машина такого размера, как вы думали.

Чтобы лучше определять утечки энергии в мощной Z-машине Sandia, где за последние два с половиной десятилетия удалось добиться значительного увеличения мощности термоядерного синтеза, включая утроение выработки в 2018 году, совместная группа из национальных лабораторий Sandia и Лоуренса Ливермора установила модернизированная система лазерной диагностики.

Стремление точно понять, сколько энергии вкладывается в реакцию синтеза Z, становится все более актуальным, поскольку Z движется к производству огромного количества нейтронов, которые теперь всего в 40 раз ниже вехи, когда выход энергии равен вложенной энергии, желаемое состояние известна как научная безубыточность. Исключительно большие токи машины Z — около 26 мегампер — непосредственно сжимают термоядерное топливо до экстремальных условий, необходимых для возникновения термоядерных реакций.

Лабораторные реакции синтеза — соединение ядер атомов — имеют как гражданские, так и военные цели.Данные, используемые в компьютерном моделировании, предоставляют информацию о ядерном оружии без подземных испытаний, что является экологическим, финансовым и политическим плюсом. Чем мощнее реакция, тем лучше данные.

И в долгосрочной перспективе стремление к созданию чрезвычайно высокопроизводительного, стабильного и относительно чистого источника энергии является амбициями многих исследователей в области термоядерного синтеза.

Небольшая помощь наших лазеров

Лазерная диагностическая система, которую Sandia разработала для достижения этих улучшений, первоначально называлась VISAR (Velocity Interferometer System for Any Reflector).VISAR получает информацию о доступной мощности, полученную с площади размером с кончик карандаша.

Новая система, получившая название Line VISAR, была разработана позже в Лоуренсе Ливерморе. Он анализирует информацию, собранную в более широком масштабе, доступную через линейный, а не точечный источник.

Обе новинки отражают лазерный луч от движущейся цели в центре Z. Но есть большая разница между двумя методами.

VISAR использует оптоволоконный кабель для отправки лазерного импульса из стабильного внешнего места в центр машины.Здесь импульс отражается от точки на куске металла размером с монету, называемую летучей пластиной. Пластина флаера, действуя как зеркало, отражает лазерный сигнал обратно по кабелю. Но поскольку летающая пластина продвигается вперед огромным электромагнитным импульсом Z на расстояние примерно миллиметр за несколько сотен наносекунд, возвращающийся импульс немного не совпадает по фазе с входной версией.

Измерение разности фаз между двумя волнами определяет скорость, достигаемую летательной пластиной за этот период.Эта скорость, математически объединенная с массой летающей пластины, затем используется для оценки того, сколько энергии привело в движение пластину. Поскольку пластина находится в центре машины, эта цифра почти идентична энергии, вызывающей термоядерные реакции в центре машины. Это наблюдение было целью VISAR.

Но точечная цель не могла объяснить искажения в самой летающей пластине, вызванные огромным давлением, создаваемым электромагнитным полем, приводящим ее в движение.

Попробуйте оптику

Усовершенствование устройства Лоуренсом Ливермором, теперь установленное в Z, состояло в том, чтобы направлять лазерный луч по оптическому пути вместо оптоволоконного кабеля. Проходя через линзы и отражаясь от зеркал, Line VISAR возвращает визуальное изображение импульса, попадающего на всю пластину флаера, вместо того, чтобы возвращать отдельный электрический сигнал из одной точки на пластине.

Исследователи изучают контраст между изображением Line VISAR с измененной фазой и неизменным эталонным изображением, а затем нарезают его вдоль линии, чтобы можно было записать сверхскоростной фильм с уменьшенным, но работоспособным объемом данных.Анализируя фильм, в котором показано расширение и деформация пластины летательного аппарата вдоль линии, исследователи раскрывают более точную картину количества энергии, доступной в основе машины.

«Поскольку у вас есть пространственное разрешение, оно сообщает вам более точно, где происходит потеря тока», — сказал Клейтон Майерс, отвечающий за эксперименты в Z с использованием Line VISAR.

Сандиа и Лоуренс Ливермор модифицировали Line VISAR для работы в Z, где все деловито происходит в сердце машины, которая встряхивает кофейные чашки в зданиях на расстоянии нескольких сотен футов, когда она срабатывает, по сравнению с относительным спокойствием стрельбы в Национальном парке. Зажигательный комплекс в Лоуренсе Ливерморе, где ряды лазеров находятся в стороне от спокойной сферы, в которой происходят стрельбы.

«Перед командой Sandia была поставлена ​​задача интегрировать различные компоненты Line VISAR в существующую инфраструктуру Z-машины», — сказал Майерс. «Это означало, среди прочего, разработку 50-метровой системы транспортировки луча, которая обеспечила бы буфер между прибором и его Z-мишенью».

Тем не менее, последняя оптика Line VISAR в точке Z должна заменяться при каждом выстреле, потому что она почти мгновенно разрушается из-за энергии, передаваемой при выстреле Z.

Как работает новая система обнаружения? «Замечательно, — сказал Майерс.«Я с трудом верю в точность данных, которые мы получаем».


По счастливой случайности голография выявляет скрытые трещины


Предоставлено
Сандийские национальные лаборатории

Цитата:
Новое устройство в Z Machine измеряет мощность для ядерного синтеза (2019, 11 апреля)
получено 28 марта 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2019-04-device-machine-power-nucle-fusion.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.