Magneto-inertial fusionseksperiment nærmer sig afslutningen

Monteringen af ​​Plasma Liner Experiment (PLX) på Los Alamos National Laboratory er godt i gang med installationen af ​​18 af 36 plasmakanoner i en ambitiøs tilgang til at opnå kontrolleret atomfusion (figur 1). Plasmakanonerne er monteret på et sfærisk kammer, og affyre supersoniske stråler af ioniseret gas indad for at komprimere og opvarme et centralt gasmål, der fungerer som fusionsbrændstof. I mellemtiden, eksperimenter udført med de i øjeblikket installerede plasmakanoner leverer grundlæggende data til at skabe simuleringer af kolliderende plasmastråler, som er afgørende for at forstå og udvikle andre kontrollerede fusionsordninger.

De fleste fusionsforsøg anvender enten magnetisk indeslutning, som er afhængig af kraftfulde magnetfelter til at indeholde et fusionsplasma, eller inertial indespærring, som bruger varme og komprimering til at skabe betingelser for fusion.

PLX -maskinen kombinerer aspekter af både fusionsordninger med magnetisk indeslutning (f.eks. Tokamaks) og inertialindeslutningsmaskiner som National Ignition Facility (NIF). Hybridmetoden, selvom det er mindre teknologisk modent end rene magnetiske eller inertiske indespærringsbegreber, kan tilbyde en billigere og mindre kompleks udviklingsvej for fusionsreaktorer. Ligesom tokamaks, brændstofplasmaet magnetiseres for at reducere tab af partikler og termisk energi. Som inertialindeslutningsmaskiner, en tung imploderende skal (plasmaforingen) komprimerer og opvarmer hurtigt brændstoffet for at opnå fusionsbetingelser. I stedet for NIFs udvalg af højeffektlasere, der driver en solid kapsel, PLX er afhængig af supersoniske plasmastråler affyret fra plasmakanoner.

PLX har en ekstra fordel:Fordi fusionsbrændstof og foring i første omgang injiceres som en gas, og plasmakanonerne er placeret relativt langt fra det imploderende brændstof, maskinen kan affyres hurtigt uden at beskadige maskinkomponenterne eller behovet for udskiftning af dyre bearbejdede mål.

"Vi vil i år udføre forsøg for at studere dannelsen af ​​en halvkugleformet foring med 18 kanoner installeret, sagde Dr. Samuel Langendorf, en videnskabsmand med laboratoriets Experimental Physics Group, der leder samlingen af ​​PLX. "Vi håber at fuldføre installationen af ​​de resterende 18 kanoner i begyndelsen af ​​2020 og at foretage fuldstændigt sfæriske eksperimenter inden udgangen af ​​2020. Dette vil give os mulighed for at måle skalering af liner -ramtrykket på stagnation samt linerens ensartethed, som er vigtige metrikker for foringens ydeevne. "

I sin delvist færdige tilstand, PLX -kanonerne viser sig nyttige i undersøgelser, som Dr. Tom Byvank udfører på kolliderende plasmaer (figur 2).

"Forskellige modeller viser uoverensstemmelser i simuleringerne af plasmakollisioner, der involverer flere ionarter, sagde Dr. Byvank, en postdoc i Experimental Physics Group. "Vores eksperimentelle observationer af disse plasmaer hjælper med at validere simuleringer, der er vigtige for at forstå høj energi-densitet, supersoniske plasmaer stødt på i astrofysik, aerodynamik og forskellige plasmafusionsmaskiner, herunder PLX magneto-inertial fusion tilgang og muligvis også inertial indeslutning design som National Ignition Facility. "