Plasmaskyddsgevär - Plasma railgun
En plasmaskenkanonen är en linjär accelerator som, liksom en projektil skenkanonen , använder två långa parallella elektroder för att accelerera en "glidande kort" ankaret. I en plasmaskinnpistol består emellertid ankaret och den utkastade projektilen av plasma , eller heta, joniserade, gasliknande partiklar, istället för en fast snigel av material. Vetenskapliga plasmakanoner drivs vanligtvis i vakuum och inte vid lufttryck. De är av värde eftersom de producerar noshastigheter på upp till flera hundra kilometer per sekund. På grund av detta, dessa anordningar har tillämpningar inom magnetisk inneslutning fusion (MCF), magneto-tröghetsfusion (MIF), hög energitäthet fysik forskning (HEDP), laboratorie astrofysik , och som en plasmaframdrivningsmotor för rymdfarkoster.
Teori
Plasmaskyddsvapen förekommer i två huvudsakliga topologier, linjära och koaxiala. Linjära järnvägspistoler består av två platta plattelektroder som separeras av isolerande distanser och påskyndar arkarmaturer. Koaxiala järnvägspistoler accelererar toroidala plasmaturarmaturer med hjälp av en ihålig yttre ledare och en central, koncentrisk, inre ledare.
Linjära plasmaskyddsvapen ställer extrema krav på sina isolatorer, eftersom de måste vara en elektriskt isolerande, plasma-vänd vakuumkomponent som tål både termiska och akustiska stötar . Dessutom kan en komplex trippel fogtätning existera vid hylsan, vilket ofta kan utgöra en extrem teknisk utmaning. Koaxialacceleratorer kräver endast isolatorer vid sätesdelen, men plasmaturen är i så fall utsatt för "blow-by" -instabilitet. Detta är en instabilitet där magnettrycksfronten kan springa ut eller "blåsa" av plasmaturen på grund av det radiella beroendet av accelerationsströmtätheten, vilket drastiskt minskar enhetens effektivitet. Koaxialacceleratorer använder olika tekniker för att mildra denna instabilitet. I endera konstruktionen bildas en plasmaturarmatur vid slypskyddet. Eftersom plasmaskinnevapen är ett öppet forskningsområde varierar metoden för ankarbildning. Emellertid har tekniker inkluderande exploderande folier, gascellsbristningsskivinjektion, neutral gasinjektion via snabb gasventil och plasmakapillärinjektion använts.
Efter ankarbildning accelereras plasmoiden sedan längs järnvägspistolen av en strömpuls som drivs genom en elektrod, genom ankaret och ut från den andra elektroden, vilket skapar ett stort magnetfält bakom ankaret. Eftersom drivströmmen genom ankaret också rör sig genom och normalt till ett självgenererat magnetfält, upplever ankarpartiklarna en Lorentz-kraft , vilket accelererar dem längs pistolens längd. Acceleratorelektrodens geometri och material är också öppna forskningsområden.
Ansökningar
Plasmaskyddsvapen kan producera kontrollerade strålar med givna densiteter och hastigheter som sträcker sig från åtminstone topptätheter 1e13 till 1e16 partiklar/m^3 med hastigheter från 5 till 200 km/s beroende på enhetens konstruktionskonfiguration och driftsparametrar. Plasmaskyddsvapen utvärderas för tillämpningar inom magnetisk inneslutningssmältning för att minska störningar och tanka tankar.
Magneto-tröghetsfusion försöker implodera ett magnetiserat DT-fusionsmål med hjälp av ett sfäriskt symmetriskt, kollapsande, ledande foder. Plasmaskyddsvapen utvärderas som en möjlig metod för implosion linjär bildning för fusion.
Arrays med plasmaskyddsvapen kan användas för att skapa pulserande implosioner av ~ 1 Megabar topptryck, vilket ger mer tillgång till att kartlägga detta öppningsområde för plasmafysik.
Höghastighetsstrålar med kontrollerbar densitet och temperatur gör att astrofysiska fenomen som solvind, galaktiska strålar, solhändelser och astrofysisk plasma kan simuleras delvis i laboratoriet och mätas direkt, förutom astronomiska och satellitobservationer.