Plasma -kiskopistooli - Plasma railgun

Plasma railgun on lineaarinen kiihdytin, joka, kuten ammuksen railgun , käytetään kaksi pitkää yhdensuuntaista elektrodia kiihdyttää "liukuva lyhyt" ankkuri. Kuitenkin plasmakiskoissa ankkuri ja ulosheitetty ammus koostuvat plasmasta tai kuumista, ionisoituneista, kaasumaisista hiukkasista kiinteän materiaaliliuskan sijasta. Tieteellisiä plasmakiskoja käytetään tyypillisesti tyhjiössä eikä ilmanpaineessa. Ne ovat arvokkaita, koska ne tuottavat kuonon nopeuksia jopa useita satoja kilometrejä sekunnissa. Tämän vuoksi, näiden laitteiden on sovelluksia magneettisen koossapidon fuusio (MCF), magneto-inertiaalinen fuusio (MIF), suuri energiatiheys fysiikan tutkimus (HEDP), laboratorio astrofysiikka , ja kuten plasma käyttömoottorin avaruusalus.

Teoria

Plasma -kiskoilla on kaksi pääasiallista topologiaa, lineaarinen ja koaksiaalinen. Lineaariset kiskopistoolit koostuvat kahdesta litteästä elektrodista, jotka on erotettu eristävillä välikappaleilla ja kiihdyttävällä levyarkistuksella. Koaksiaaliset kiskot kiihdyttävät toroidisia plasma -aseita käyttämällä onttoa ulkojohdinta ja keskikeskistä, samankeskistä sisäjohdinta.

Lineaariset plasmapistoolit asettavat äärimmäisiä vaatimuksia eristyksilleen, koska niiden on oltava sähköisesti eristävä, plasmapuoleinen tyhjiökomponentti, joka kestää sekä lämpö- että akustisia iskuja . Lisäksi porauksen takaosassa voi olla monimutkainen kolminkertainen tiiviste, joka voi usein aiheuttaa äärimmäisen teknisen haasteen. Koaksiaaliset kiihdyttimet vaativat eristeitä vain takaosasta, mutta plasman ankkuriin kohdistuu tällöin "puhallus" -vakaus. Tämä on epävakaus, jossa magneettinen painerintama voi ajaa ulos tai "puhaltaa" plasma-ankkurin kiihtyvyysvirran tiheyden säteittäisestä riippuvuudesta johtuen, mikä vähentää merkittävästi laitteen tehokkuutta. Koaksiaalikiihdyttimet käyttävät erilaisia ​​tekniikoita tämän epävakauden lieventämiseksi. Kummassakin mallissa takaseinään on muodostettu plasma -ankkuri. Koska plasma -kiskot ovat avoin tutkimusalue, ankkurimuodostusmenetelmä vaihtelee. Kuitenkin on käytetty tekniikoita, jotka sisältävät räjähtäviä kalvoja, kaasukennojen purskelevyn ruiskutuksen, neutraalikaasun ruiskutuksen nopean kaasuventtiilin kautta ja plasman kapillaariruiskutusta.

Ankkurin muodostumisen jälkeen plasmoidia kiihdytetään sitten kiskopistoolin pituutta pitkin virtapulssilla, joka kulkee yhden elektrodin läpi, ankkurin läpi ja ulos toisesta elektrodista, luoden suuren magneettikentän ankkurin taakse. Koska myös ankkurin läpi kulkeva vetovirta liikkuu ja on normaali itse syntyneelle magneettikentälle, ankkuripartikkelit kokevat Lorentzin voiman kiihdyttäen niitä aseen pituudelta. Kiihdytinelektrodien geometria ja materiaalit ovat myös avoimia tutkimusalueita.

Sovellukset

Plasmakiskot pystyvät tuottamaan kontrolloituja suihkuja, joiden tiheys ja nopeus vaihtelevat vähintään huipputiheyksistä 1e13 - 1e16 hiukkasia/m^3 nopeuksilla 5-200 km/s laitteen suunnittelukokoonpanosta ja toimintaparametreista riippuen. Plasmakiskoja arvioidaan sovelluksiksi magneettisessa suljetussa fuusiossa häiriöiden lieventämiseksi ja tokamakin tankkaamiseksi.

Magneto-inertiaalinen fuusio pyrkii räjäyttämään magnetoidun DT-fuusiokohteen käyttäen pallomaisesti symmetristä, romahtavaa, johtavaa vuorausta. Plasma -kiskot arvioidaan mahdollisena menetelmänä räjähdyksen lineaariseksi muodostamiseksi fuusiolle.

Plasma -kiskopistoolien matriiseja voitaisiin käyttää ~ 1 megabaarin huippupaineen pulssimaisten imploosioiden luomiseen, mikä mahdollistaa paremman pääsyn tämän plasman fysiikan aukkoalueen kartoittamiseen.

Suuren nopeuden suihkut, joiden tiheys ja lämpötila ovat säädettävissä, mahdollistavat tähtitieteellisten ilmiöiden, kuten auringon tuulen, galaktisten suihkukoneiden, auringon tapahtumien ja astrofyysisen plasman, osittaisen simuloinnin laboratoriossa ja mittaamisen suoraan tähtitieteellisten ja satelliittien havaintojen lisäksi.

Katso myös

Viitteet