Jatos supersônicos disparados de 7 armas de plasma colidem em disparos de teste PLX. Além de depurar a máquina, os experimentos fornecem dados para verificar modelos de plasma em colisão, importantes para a astrofísica, aeronáutica, e vários esquemas de fusão controlada. Crédito:Laboratório Nacional de Los Alamos
A montagem do Plasma Liner Experiment (PLX) no Laboratório Nacional de Los Alamos está bem encaminhada, com a instalação de 18 dos 36 canhões de plasma em uma abordagem ambiciosa para alcançar a fusão nuclear controlada (Figura 1). As pistolas de plasma são montadas em uma câmara esférica, e disparar jatos supersônicos de gás ionizado para dentro para comprimir e aquecer um alvo de gás central que serve como combustível de fusão. Enquanto isso, experimentos realizados com as pistolas de plasma atualmente instaladas estão fornecendo dados fundamentais para criar simulações de colisões de jatos de plasma, que são cruciais para a compreensão e desenvolvimento de outros esquemas de fusão controlada.
A maioria dos experimentos de fusão emprega confinamento magnético, que depende de campos magnéticos poderosos para conter um plasma de fusão, ou confinamento inercial, que usa calor e compressão para criar as condições para a fusão.
A máquina PLX combina aspectos de ambos os esquemas de fusão de confinamento magnético (por exemplo, tokamaks) e máquinas de confinamento inercial como a National Ignition Facility (NIF). A abordagem híbrida, embora menos tecnologicamente maduro do que os conceitos de confinamento magnético puro ou inercial, pode oferecer um caminho de desenvolvimento de reator de fusão mais barato e menos complexo. Como tokamaks, o plasma combustível é magnetizado para ajudar a mitigar as perdas de partículas e energia térmica. Como máquinas de confinamento inercial, uma pesada cápsula implodindo (o revestimento de plasma) rapidamente comprime e aquece o combustível para atingir as condições de fusão. Em vez do conjunto de lasers de alta potência do NIF conduzindo uma cápsula sólida, O PLX depende de jatos supersônicos de plasma disparados de armas de plasma.
O PLX tem uma vantagem adicional:como o combustível de fusão e o revestimento são inicialmente injetados como gás, e as armas de plasma estão localizadas relativamente longe do combustível implodindo, a máquina pode ser disparada rapidamente sem danos aos componentes da máquina ou a necessidade de substituição de alvos usinados caros.
Metade dos 36 jatos supersônicos de plasma que formarão o Plasma Liner Experiment no Laboratório Nacional de Los Alamos foram instalados. Os jatos restantes serão adicionados e experimentos totalmente esféricos com liner de plasma começarão no final de 2020. Crédito:Laboratório Nacional de Los Alamos
“Faremos experimentos este ano para estudar a formação de um liner hemisférico com 18 canhões instalados, "disse o Dr. Samuel Langendorf, um cientista do Grupo de Física Experimental do laboratório que está liderando a montagem do PLX. "Esperamos concluir a instalação dos 18 canhões restantes no início de 2020 e realizar experimentos totalmente esféricos até o final de 2020. Isso nos permitirá medir a escala da pressão do aríete do forro na estagnação, bem como a uniformidade do forro, que são indicadores importantes do desempenho do revestimento. "
Em seu estado parcialmente concluído, as armas PLX estão se mostrando úteis em estudos que o Dr. Tom Byvank está realizando em plasmas em colisão (Figura 2).
"Diferentes modelos mostram discrepâncias nas simulações de colisões de plasma envolvendo várias espécies de íons, "disse o Dr. Byvank, Pós-doutorado no Grupo de Física Experimental. "Nossas observações experimentais desses plasmas ajudam a validar simulações que são importantes para a compreensão de alta densidade de energia, plasmas supersônicos encontrados na astrofísica, aerodinâmica e várias máquinas de fusão de plasma, incluindo a abordagem de fusão magneto-inercial PLX e possivelmente também projetos de confinamento inercial como o National Ignition Facility. "
