Reattore materia/antimateria
Tecnologia
| In originale: | Matter-antimatter reaction assembly |
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Reattore materia/antimateria è un sistema di generazione di energia basato sulla annichilazione di particelle e anti-particelle.
La maggior parte dei sistemi di una nave stellare – e la propulsione a curvatura in particolare – funzionano grazie all'energia fornita dal Reattore Materia/Antimateria (MARA o M/ARA, Matter/Antimatter Reaction Assembly o anche – in maniera meno precisa – warp core, nucleo di curvatura), che produce energia grazie al processo di annichilazione tra materia e antimateria.
Nessun altro sistema di produzione di energia può competere con il MAMR in termini di efficienza e di quantità di energia prodotta in modo controllato, anche se altre potenze galattiche usano sistemi di generazioni di energia diversi, che hanno altri vantaggi e svantaggi (si veda, per esempio, la Singolarità quantistica artificiale in uso sui falchi da guerra di Classe D'deridex dei Romulani).
Descrizione
Fin dai primi anni del ventesimo secolo, subito dopo la scoperta dell’antimateria e delle sue proprietà, divenne chiaro che riuscire a produrre antimateria in grande quantità avrebbe portato alla realizzazioni di reattori nei quali la reazione di annichilazione reciproca M/A avrebbe prodotto grandi quantità di energia.
Proprio questo principio è alla base di un grande numero di centrali energetiche nella Federazione Unita dei Pianeti, ma soprattutto del funzionamento dei propulsori a curvatura.
La grande energia richiesta dalle Bobine nelle Gondole per generare un campo di curvatura, può essere fornita soltanto da una reazione M/A. Per questo motivo a bordo di tutte le navi stellari con capacità di curvatura è installato un Reattore Materia / Antimateria, chiamato anche nucleo di curvatura o reattore di curvatura. Questo dispositivo consiste in quattro parti principali : gli Iniettori di Reazione (IR), i Segmenti Magnetici di Contenimento (SMC), la Camera di Reazione M/A (CRM/A) e i Condotti di Trasferimento di Potenza (CTP).
Gli IR hanno il compito di dosare e focalizzare il flusso di materia e di antimateria che alimenta la CRM/A. L’iniettore di materia consiste in una struttura a tronco di cono realizzata in woznio carbomolibdeno rinforzato connesso tramite una serie di attuatori al serbatoio di deuterio principale. Il deuterio entra nell’iniettore e viene raffreddato quasi fino al punto di solidificazione, formando delle microsfere e sottoposte a una parziale preaccensione dalla un campo magnetico. Le microsfere vengono poi inviate nella camera di combinazione del gas dove il gas ionizzato è adesso presente a una temperatura di un milione di gradi Kelvin. Nella testa dell’iniettore il flusso viene focalizzato e accelerato all’interno dei SMC.
All’estremità opposta del rettore c’è il secondo iniettore che gestisce il flusso di antimateria. Per via dell’estrema pericolosità dell’antimateria il funzionamento interno di questo dispositivo è molto diverso da quello della sua controparte. Ogni fase della preparazione del flusso di antimateria si svolge attraverso la modificazione di campi magnetici che impediscono all’antimateria di venire a contatto con le pareti dell’iniettore. Il meccanismo consiste in una serie di separatori del flusso del gas che dividono l’antimateria in piccoli pacchetti da inviare ai SMC.
Due cilindri di SMC connettono rispettivamente l’iniettore di materia e quello di antimateria al CRM/A dove i due flussi si incontreranno. Questi due cilindri servono come supporto strutturale al reattore M/A, ma soprattutto mantengono allineati i due flussi nel loro percorso verso l’annichilazione. Un tipico segmento è costituito da otto armature che mantengono rigido il complesso anche se sottoposto a sollecitazioni meccaniche estreme, una paratia di forma toroidale e dodici set di bobine magnetiche. Queste ultime sono realizzate in lega di cobalto-lantanidi-boronite ad alta densità e configurate in modo da confinare il campo magnetico all’interno dei SMC. La paratia toroidale è invece di Ferracite Carbonitica e Alluminio Borosilicato trasparente. La coesione dei vari segmenti sovrapposti è assicurata da una serie di rinforzi verticali saldati in transizione di fase direttamente sulla struttura in un unico pezzo per evitare rotture di eventuali giunzioni. La lega di Alluminio trasparente permette la fuoriuscita dai SMC di un fascio di fotoni su frequenze captabili dall’occhio umano in modo che la velocità del moto peristaltico dei due flussi sia direttamente visibile.
La CRM/A è costituita da dodici strati in lega di Hafnio Carbonitrium saldato in transizione di fase sotto una pressione di 31 megapascal. Nella parte centrale del reattore è presente la Camera del Dilitio con un accesso frontale per la sostituzione dei cristalli o la manutenzione del supporto. Nella fase di accensione della camera la temperatura è di 2,5 milioni di gradi Kelvin, durante il funzionamento diventa mille volte maggiore e la pressione si innalza fino a 72 megapascal. Il getto di materia e quello di materia si incontrano all’interno della camera, sul cristallo di Dilitio producendo un flusso di plasma focalizzato che viene indirizzato verso i CTP. La quantità di energia generata è proporzionale alla massa dei due flussi entranti. Il rapporto fra le masse deve sempre essere 1:1 (in alcune note tecniche divulgate dalla Flotta Stellare si dice erroneamente che questo rapporto varia) altrimenti il reagente in eccedenza non verrebbe convertito in energia e danneggerebbe il sistema.
Il flusso di plasma uscente dalla camera di reazione viene diviso in due ad angolo retto e indirizzato all’interno dei due CTP che vanno fino alle gondole. I CTP sono simili ai SMC : al loro interno è presente un campo magnetico che, attraverso un moto peristaltico, spinge il plasma fino alle gondole dove le Bobine di Curvatura utilizzano l’energia per la propulsione. Ogni condotto è fabbricato con sei strati alternati di Tritanio e Alluminio Borosilicato Trasparente saldato in transizione di fase.
Combustibile
Materia e antimateria sono stivate separatamente ai due estremi della sezione motori.
La materia usata per alimentare i motori a curvatura è costituita da deuterio, un isotopo dell'idrogeno, che viene conservato in serbatoi allo stato liquido situati all'estremità superiore della sezione motori, per permettere un facile rifornimento ed un'eventuale rapida espulsione del combustibile.
L'antimateria invece, costituita da antideuterio, è conservata in capsule cilindriche separate ed indipendenti situate all'estremità inferiore dello scafo. Ognuna di queste capsule è dotata di un proprio sistema di contenimento e può essere espulsa rapidamente.
Da ogni serbatoio e da ogni capsula si diramano condotti che trasportano l'antimateria al nucleo di curvatura.
Il tellerio è un elemento di importanza decisiva per il funzionamento del MARA. Senza di esso, il tasso di reazione non può rimanere a livelli accettabili per far funzionare i motori a curvatura.[1]
Il tasso di reazione dell'antimateria deve essere al di sopra del 9%, altrimenti gli iniettori di plasma si chiuderebbero e non sarebbe possibile attivare le gondole di curvatura.[1]
Componenti tipici
- Iniettori dei reagenti
posti alle estremità superiore ed inferiore del MARA, immettono un flusso controllato di materia e antimateria verso i segmenti di costrizione, al centro del nucleo. Qui entrano in gioco i sistemi che devono controllare la reazione; infatti, una reazione incontrollata tra materia e antimateria provoca un'esplosione catastrofica con un rilascio incontrollato di una grande quantità di energia. - Segmenti di costrizione magnetica
costituiscono la parte centrale del nucleo e provvedono a fornire il supporto strutturale alla camera di reazione stessa, il contenimento della pressione per tutto il nucleo e l'allineamento del flusso del combustibile convogliandolo verso la camera di reazione. Ogni costrittore è formato da due parti, ognuna delle quali contiene un compressore toroidale e numerose serie di bobine di costrizione magnetica. I costrittori concentrano e accelerano il flusso di carburante proveniente dagli iniettori per indirizzarlo alla camera di reazione. - Camera di reazione
è il cuore vero e proprio della nave, la sua funzione principale è di consentire l'annichilazione controllata di materia e antimateria e trasferire l'energia risultante alle condutture EPS (Electro-Plasma System). La camera di reazione è costruita attorno ad una rete di cristalli di dilitio, che consente mediante il rallentamento dell'antimateria di produrre una reazione constante e controllata. Tutta la camera è costruita con compositi di duritanio e altre leghe estremamente resistenti a calore e pressione; appositi superconduttori creano un campo di contenimento in grado di reggere una temperatura di 4.000.000 Kelvin e una pressione di 20 GPa. A partire dalla seconda metà del XXIV secolo nelle camere di reazione è presente un sistema che permette la ricristallizzazione del dilitio. L'energia fornita dall'annichilazione viene divisa e inviata nei due condotti di plasma che escono dal nucleo di curvatura e si dirigono verso le gondole dei motori a curvatura. L'energia prodotta dalla reazione viene inviata anche ad altri sistemi tramite la rete di distribuzione energetica della nave. - Condotte di trasferimento di energia
sono simili ai costrittori magnetici in quanto utilizzano anch'esse un campo di contenimento interno per trasferire il plasma da un punto all'altro. La principale differenza è che questi dispositivi devono percorrere distanze molto maggiori per raggiungere ogni sezione dell'astronave, dove ricaricano accumulatori e batterie che a loro volta alimentano i vari sistemi (l'unico componente alimentato direttamente dal plasma è il motore a curvatura).
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Riferimenti
Riferimenti diretti
Riferimenti inversi
Immagini collegate
Collegamenti esterni
Interwiki
- Reaktionskammer, Memory Alpha (tedesco)
- Q101541737, Pagina della entità su Wikidata
- Matter-antimatter reaction assembly, Memory Alpha (inglese)
- Matter Anti-Matter Warp Core (very rare), Star Trek Online wiki
- Q7480, Pagina della entità su DataTrek
Annotazioni
- ↑ 1,0 1,1 Episodio Resistance
HyperTrek
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