保护美国能源网格和核武器系统的举措

 
为了阻止试图使美国电力公司瘫痪并捍卫美国核武器系统免受不断发展的技术威胁的威胁，桑迪亚国家实验室已经启动了两项为期多年的举措，以加强美国的应对措施。
其中一个重点是保护美国大型电力公用事业系统免受敌对国家的潜在攻击，以及免受飓风和太阳耀斑等极端自然灾害造成的损害。弹性能源系统运动是一项多年研究项目，总资金高达4000万美元，得到了桑迪亚实验室指导研究与开发计划的支持，该计划为科学技术探索工作提供资金。
投资组合经理克雷格·劳顿(Craig Lawton)说：“最初的电网在设计时就没有针对网络黑客的安全性，针对电磁干扰或飓风或地磁太阳风暴等自然灾害的防护。”
“我们任务组合的主要目标是减轻变压器和其他组件中过时的技术所造成的漏洞。解决方案需要研究，我们正在寻找工业，公用事业公司，大学，其他实验室和当然是桑迪亚，”他说。
通过更新武器系统来阻止侵略
第二项研究活动正在开发使能技术能力，以帮助美国维持其战略核威慑力量。
借助脉冲电源进行的有保证的生存能力和敏捷性研究活动是一个多年投资组合，由桑迪亚的LDRD计划再次提供总计4000万美元的资金。该任务组合旨在探索使用短暂但强大的电能爆发来模拟核爆炸的技术，而无需借助实际的核试验，以更好地了解其对电子和材料的影响。
开发和领导该任务的桑迪亚物理学家凯尔·彼得森说：“我们的核武器系统相对静止，而我们潜在的对手所使用的能力和技术却在迅速发展。” “我们必须更加敏捷地识别潜在威胁，以维持对威慑敌对军事行动的有效威慑。
彼得森说：“我们对来自工业界，大学，其他国家实验室以及桑迪亚的研究人员的开放意见，并希望它们能为这一工作贡献思想和开展工作。”
两种任务组合的其他好处预计将包括更高效的发电，为天体物理学家提供的更准确的数据以及更接近的收支平衡甚至高产率聚变的方法，该方法可以通过融合原子来产生电能，这是分支机构的目标。 70年的物理学史。
提高美国公用事业的弹性
劳顿说，在美国能源系统的保护方面还有改进的余地。
他说：“我们的发电系统可能比我们想要的更脆弱。”
“其中许多是在较简单的时期内制造的，其中一些制造于20世纪初期。虽然非常耐用，但从那时起，它们被覆盖了复杂的计算机控制系统，以帮助应对当今的复杂需求。”
他说，这些计算机系统很容易受到网络黑客的攻击，这些黑客可能会改变或禁用它们，从而有可能破坏大地理区域的电力。
劳顿说：“在现代社会，电几乎无所不包。” “没有它，食物就会变质，医院无法运转，信用卡无法正常工作。大坝放出规定数量的自来水和天然气管道，将通过法规自主运作。”
他说，除了恶意制造的计算机问题外，“遭受自然威胁(如飓风的破坏)还可能导致问题，如果无法立即获得更换部件，这些问题可能会长期持续下去。”
大型公用事业公司已经有了减轻雷击的避雷针和高效的避雷针，但“它们的运行速度不足以捕获大气中爆炸的核武器产生的纳秒电磁波。”他说，电磁脉冲可以炸掉不受保护的电路。
他说，虽然公用事业公司必须制定应急计划以在大型系统中的一台发电机停电时提供电力，但是如果它们一次失去许多发电机，则没有准备好的应对措施。
劳顿说：“这些是我们希望我们即将开展的工作能够减轻的一些问题。” “我们认为，提出提高我们的电气安全性的想法将来自桑迪亚和其他国家实验室，大学以及公用事业公司本身。”
ASAP的激烈领域
对手可能会遇到的军事问题包括能力更强的武器系统以及旨在迷惑美国导弹并使其偏离目标的技术。彼得森说，“利用脉冲电源的有保障的生存能力和敏捷性”活动将投资于所需的科学技术，以确保“如果威慑失败，美国军事目标将得以实现。”
需要进一步研究短暂的强电脉冲以帮助实现该目标。脉冲功率加速器存储能量并以强大的爆发力释放能量。这些可以转换成X射线和中子，用作实际炸弹爆炸的实验室版本，以评估核和常规武器系统在这些环境下的反应。
桑迪亚(Sandia)在许多不同的设施(土星，爱马仕和Z)中使用脉冲功率技术，并且目前正在制定提案以增强其中一些功能。
彼得森说，一种是定向能量武器系统。纯净的能量脉冲会使士兵感到不舒服，从而阻止了前进的士兵排。它们聚焦在较窄的光束上，可用于近乎瞬时地击落进来的导弹。
已经提出了一种显着改进的Z设备的后继产品，该设备可以提供目前Z能量输出的10倍：一个PB的电脉冲。
彼得森说：“这将产生空前水平的X射线和中子，比现在Z产生的中子多上万。” Z已经是世界上功能最强大的X射线发生器。
他继续说：“我们已经看到了数瓦的激光器。” “这将是第一个提供一兆瓦电能的加速器，其能量要比激光产生的能量大得多。”
但是，要实现这样的功能和其他进步，需要进行ASAP研究活动，以更好地理解基本支持问题，例如高压和电流传输，电击穿以及如何防止这种情况，更高效，更可靠的电容器和开关以及新的用于输送PB功率的材料。
彼得森说，这样的基础工程研究将对科学有很大帮助。 “这将使更好的天体物理学实验，为材料科学创造更高的温度和压力，以及为电子和材料上的辐射效应测试提供更高的保真度环境。”
创建工具来管理来自改进的Z的重复实验中的碎片也很重要，每个工具都可以产生相当于20多个炸药的能量等效物，这些能量在一个微小的封闭空间中以纳秒的速度爆炸。
彼得森说：“如果建造一个Z继任者而不对其底层支撑结构进行改进，那么它的第一个发射比第二个发射要容易得多。”
他正在寻找合格的研究人员的想法，以帮助该特派团成功实现其改善国家安全的目标。