p Ocorrendo mais rápido do que a velocidade do som, o mistério por trás da quebra das descargas de plasma na água está um passo mais perto de ser compreendido à medida que os pesquisadores buscam a aplicação de novos processos de diagnóstico usando imagens de raios-X de última geração para o assunto desafiador. p Esses processos de diagnóstico abrem a porta para uma melhor compreensão da física do plasma, que poderia levar a avanços na produção de energia verde por meio de métodos, incluindo fusão, reforma de hidrocarbonetos e geração de hidrogênio.

p O Dr. David Staack e Christopher Campbell no Departamento de Engenharia Mecânica J. Mike Walker '66 da Texas A&M University fazem parte da equipe pioneira nesta abordagem para avaliar os processos de plasma. Os parceiros do projeto incluem especialistas em diagnósticos dos Laboratórios Nacionais de Los Alamos e no uso das instalações do Laboratório Nacional de Argonne, Fonte Avançada de Fótons (APS).

p A equipe está trabalhando com a LTEOIL em pesquisas patenteadas sobre o uso de plasma multifásico na reforma de combustível sem carbono. A pesquisa é apoiada pela campanha de propriedades dinâmicas de materiais (C2) e pela campanha de diagnóstico avançado (C3) nos Laboratórios Nacionais de Los Alamos por meio do investigador principal do grupo de Física de Plasma Termonuclear (P4), Zhehui (Jeph) Wang.

p A pesquisa, que foi publicado recentemente em Pesquisa de revisão física , está produzindo as primeiras imagens de raios-X ultrarrápidas conhecidas de processos de iniciação de plasma pulsado em água. Staack, professor associado e professor de desenvolvimento de carreira de Sallie e Don Davis 61, disse que essas novas imagens fornecem informações valiosas sobre como o plasma se comporta em líquido.

p "Nosso laboratório está trabalhando com patrocinadores da indústria em pesquisas patenteadas sobre o uso de plasma multifásico na reforma de combustível sem carbono, "Staack disse." Compreendendo essa física do plasma, podemos converter alcatrão e plásticos reciclados em hidrogênio e combustíveis para automóveis de maneira eficiente, sem qualquer emissão de gases de efeito estufa. No futuro, essas investigações podem levar a melhorias nas fontes de energia de fusão por confinamento inercial. "

p Fusão de confinamento inercial - em que alta temperatura, plasmas de alta densidade de energia são gerados - é um foco específico do projeto. Para entender melhor a física do plasma envolvida neste tipo de fusão, Staack disse que a equipe está desenvolvendo um curto prazo, imagens de alta velocidade e técnicas de diagnóstico utilizando um método simples, sistema de descarga de plasma de baixo custo.

p Adicionalmente, eles estão procurando entender melhor os fenômenos que ocorrem quando o plasma é descarregado em líquido, causando uma rápida liberação de energia, resultando em microfraturas de baixa densidade na água que se movem a mais de 20 vezes a velocidade do som.

p Campbell, um assistente de pesquisa de pós-graduação e Ph.D. candidato, disse que a equipe espera que suas descobertas possam ser uma contribuição valiosa para o conhecimento coletivo de seu campo, à medida que os pesquisadores buscam desenvolver modelos preditivos robustos de como o plasma reagirá em líquido.

p "Nosso objetivo é sondar experimentalmente as regiões e escalas de tempo de interesse que cercam este plasma usando raios-X ultrarrápidos e técnicas de imagem visível, contribuindo assim com novos dados para a discussão da literatura em curso nesta área, "disse Campbell." Com um modelo conceitual completo, poderíamos aprender com mais eficiência como aplicar esses plasmas de novas maneiras e também melhorar os aplicativos existentes. "

p Embora tenham feito progressos, Campbell disse que os métodos atuais ainda não são sofisticados o suficiente para coletar várias imagens de um único evento de plasma em um período de tempo tão curto - menos de 100 nanossegundos.

p "Mesmo com as técnicas de última geração e as taxas de quadros rápidas disponíveis na Advanced Photon Source, só conseguimos criar a imagem de um único quadro durante todo o evento de interesse - até o próximo quadro de vídeo, a maioria dos processos de plasma mais rápidos foram concluídos, "Campbell disse." Este trabalho destaca várias técnicas engenhosas que desenvolvemos para aproveitar ao máximo as poucas imagens que somos capazes de tirar desses processos mais rápidos. "

p A equipe está trabalhando atualmente para medir as pressões induzidas pelos fenômenos rápidos e se preparando para uma segunda rodada de medições no APS para investigar as descargas interativas, descargas em diferentes fluidos e processos que podem limitar o confinamento de descargas de alta energia. Eles esperam a oportunidade de usar métodos de imagem de raios-X com taxas de quadros ainda mais altas, variando de até 6,7 milhões de quadros por segundo, em comparação com 271 mil quadros por segundo neste estudo.