Chorros supersónicos disparados por 7 pistolas de plasma chocan en los disparos de prueba PLX. Además de depurar la máquina, los experimentos proporcionan datos para verificar modelos de plasmas en colisión importantes para la astrofísica, aeronáutica, y varios esquemas de fusión controlada. Crédito:Laboratorio Nacional de Los Alamos
El montaje del Plasma Liner Experiment (PLX) en el Laboratorio Nacional de Los Alamos está en marcha con la instalación de 18 de 36 pistolas de plasma en un enfoque ambicioso para lograr la fusión nuclear controlada (Figura 1). Las pistolas de plasma están montadas en una cámara esférica, y disparar chorros supersónicos de gas ionizado hacia adentro para comprimir y calentar un objetivo de gas central que sirve como combustible de fusión. Mientras tanto, Los experimentos realizados con las pistolas de plasma instaladas actualmente están proporcionando datos fundamentales para crear simulaciones de chorros de plasma en colisión. que son cruciales para comprender y desarrollar otros esquemas de fusión controlada.
La mayoría de los experimentos de fusión emplean confinamiento magnético, que se basa en poderosos campos magnéticos para contener un plasma de fusión, o confinamiento inercial, que utiliza calor y compresión para crear las condiciones para la fusión.
La máquina PLX combina aspectos de ambos esquemas de fusión por confinamiento magnético (por ejemplo, tokamaks) y máquinas de confinamiento inercial como la Instalación Nacional de Ignición (NIF). El enfoque híbrido aunque menos maduros tecnológicamente que los conceptos puros de confinamiento magnético o inercial, puede ofrecer una vía de desarrollo de reactores de fusión más barata y menos compleja. Como tokamaks, el plasma combustible está magnetizado para ayudar a mitigar las pérdidas de partículas y energía térmica. Como máquinas de confinamiento inercial, una capa de implosión pesada (el revestimiento de plasma) comprime y calienta rápidamente el combustible para lograr las condiciones de fusión. En lugar de la gama de láseres de alta potencia de NIF que impulsan una cápsula sólida, PLX se basa en chorros de plasma supersónicos disparados por pistolas de plasma.
El PLX tiene una ventaja adicional:debido a que el combustible de fusión y el revestimiento se inyectan inicialmente como gas, y las pistolas de plasma están ubicadas relativamente lejos del combustible en implosión, la máquina se puede disparar rápidamente sin dañar los componentes de la máquina o sin la necesidad de reemplazar los costosos objetivos mecanizados.
Se ha instalado la mitad de los 36 chorros de plasma supersónicos que conformarán el Experimento Plasma Liner en el Laboratorio Nacional de Los Alamos. Los chorros restantes se agregarán y los experimentos de revestimiento de plasma completamente esférico comenzarán a fines de 2020. Crédito:Laboratorio Nacional de Los Alamos
"Realizaremos experimentos este año para estudiar la formación de un revestimiento hemisférico con 18 cañones instalados, "dijo el Dr. Samuel Langendorf, un científico del Grupo de Física Experimental del laboratorio que dirige el montaje de PLX. "Esperamos completar la instalación de los 18 cañones restantes a principios de 2020 y realizar experimentos completamente esféricos para fines de 2020. Esto nos permitirá medir la escala de la presión del ariete del revestimiento en el estancamiento, así como la uniformidad del revestimiento," que son métricas importantes del rendimiento del revestimiento ".
En su estado parcialmente completado, las pistolas PLX están resultando útiles en los estudios que el Dr. Tom Byvank está realizando sobre plasmas en colisión (Figura 2).
"Diferentes modelos muestran discrepancias en las simulaciones de colisiones de plasma que involucran múltiples especies de iones, "dijo el Dr. Byvank, un postdoctorado en el Grupo de Física Experimental. "Nuestras observaciones experimentales de estos plasmas ayudan a validar las simulaciones que son importantes para comprender la alta densidad de energía, plasmas supersónicos encontrados en astrofísica, aerodinámica y varias máquinas de fusión de plasma, incluyendo el enfoque de fusión magneto-inercial PLX y posiblemente también diseños de confinamiento inercial como la Instalación Nacional de Ignición ".
