Plasma-pistol - Plasma railgun

fra Wikipedia, den frie encyklopedi

En plasma-pistol er en lineær akselerator som, i likhet med et prosjektil railgun , bruker to lange parallelle elektroder for å akselerere en "glidende kort" armatur. Imidlertid består ankeret og det utkastede prosjektilet i et plasma-jernkanon av plasma , eller varme, ioniserte, gasslignende partikler, i stedet for en solid materiale. Vitenskapelige plasma-kanoner brukes vanligvis i vakuum og ikke ved lufttrykk. De er av verdi fordi de produserer snutehastigheter på opptil flere hundre kilometer per sekund. På grunn av dette, disse enhetene har anvendelser i magnetiske oppdemningsapparat fusjon (MCF), magneto-treghets fusjon (MIF), høy energitetthet Physics forskning (HEDP), laboratorieastro , og som et plasma fremdriftsmotor for romskip.

Teori

Plasmaskinner vises i to hovedtopologier, lineære og koaksiale. Lineære kanoner består av to flate plateelektroder adskilt av isolerende avstandsstykker og akselererer arkarmaturer. Koaksiale kanoner akselererer toroidale plasmaarmaturer ved hjelp av en hul ytre leder og en sentral, konsentrisk, indre leder.

Lineære plasmaskinner stiller ekstreme krav til isolatorene sine, ettersom de må være en elektrisk isolerende, plasmavendt vakuumkomponent som tåler både termiske og akustiske støt . I tillegg kan det eksistere en kompleks trippel skjøtetetning ved boringen av boringen, noe som ofte kan utgjøre en ekstrem teknisk utfordring. Koaksiale akseleratorer krever kun isolatorer ved sete, men plasma-ankeret er i så fall underlagt "blow-by" ustabilitet. Dette er en ustabilitet der det magnetiske trykkfronten kan løpe ut eller "blåse forbi" plasmaarmaturet på grunn av den radiale avhengigheten av akselerasjonsstrømtettheten, noe som reduserer effektiviteten til enheten drastisk. Koaksiale akseleratorer bruker forskjellige teknikker for å redusere denne ustabiliteten. I begge designene dannes et plasma-anker ved sete. Siden plasma-kanoner er et åpent område for forskning, varierer metoden for dannelse av anker. Imidlertid har teknikker inkludert eksploderende folier, gasscelle burst-skiveinjeksjon, nøytral gassinjeksjon via hurtig gassventil og plasma kapillærinjeksjon blitt benyttet.

Etter dannelse av anker akselereres plasmoid deretter nedover langs pistolens lengde av en strømpuls som drives gjennom en elektrode, gjennom ankeret og ut av den andre elektroden, og skaper et stort magnetfelt bak ankeret. Siden driverstrømmen gjennom ankeret også beveger seg gjennom og er normal til et selvgenerert magnetfelt, opplever ankerpartiklene en Lorentz-kraft , og akselererer dem nedover pistolens lengde. Akseleratorelektrodegeometri og materialer er også åpne forskningsområder.

applikasjoner

Plasmaskinner kan produsere kontrollerte stråler med gitt tetthet og hastighet fra minst topptetthet 1e13 til 1e16 partikler / m ^ 3 med hastigheter fra 5 til 200 km / s, avhengig av konfigurasjon og driftsparametere for enhetens design. Plasmaskinnepistoler blir evaluert for applikasjoner i magnetisk inneslutningsfusjon for avbøtingsreduksjon og tokamakpåfylling.

Magneto-treghetsfusjon søker å implodere et magnetisert DT-fusjonsmål ved hjelp av en sfærisk-symmetrisk, sammenfallende, ledende foring. Plasmaskinn blir evaluert som en mulig metode for implosjon lineær dannelse for fusjon.

Arrays av plasma-kanoner kan brukes til å skape pulserende implosjoner av ~ 1 Megabar topptrykk, noe som gir mer tilgang til å kartlegge dette åpningsområdet for plasmafysikk.

Høyhastighetsstråler med kontrollerbar tetthet og temperatur gjør at astrofysiske fenomener som solvind, galaktiske stråler, solhendelser og astrofysisk plasma delvis simuleres i laboratoriet og måles direkte, i tillegg til astronomiske observasjoner og satellittobservasjoner.

Se også

Referanser