Des jets supersoniques tirés par 7 canons à plasma entrent en collision lors de tirs d'essai PLX. En plus du débogage de la machine, les expériences fournissent des données pour vérifier des modèles de collision de plasmas importants pour l'astrophysique, aéronautiques, et divers schémas de fusion contrôlée. Crédit :Laboratoire national de Los Alamos
L'assemblage de l'expérience Plasma Liner (PLX) au Laboratoire national de Los Alamos est bien avancé avec l'installation de 18 des 36 canons à plasma dans une approche ambitieuse pour parvenir à une fusion nucléaire contrôlée (Figure 1). Les canons à plasma sont montés sur une chambre sphérique, et tirer des jets supersoniques de gaz ionisé vers l'intérieur pour comprimer et chauffer une cible de gaz centrale qui sert de combustible de fusion. En attendant, les expériences réalisées avec les canons à plasma actuellement installés fournissent des données fondamentales pour créer des simulations de jets de plasma en collision, qui sont cruciales pour comprendre et développer d'autres schémas de fusion contrôlée.
La plupart des expériences de fusion utilisent soit le confinement magnétique, qui repose sur des champs magnétiques puissants pour contenir un plasma de fusion, ou confinement inertiel, qui utilise la chaleur et la compression pour créer les conditions de la fusion.
La machine PLX combine des aspects à la fois des schémas de fusion par confinement magnétique (par exemple les tokamaks) et des machines à confinement inertiel comme le National Ignition Facility (NIF). L'approche hybride, bien que moins mature technologiquement que les concepts purs de confinement magnétique ou inertiel, peut offrir une voie de développement de réacteur à fusion moins chère et moins complexe. Comme les tokamaks, le plasma combustible est magnétisé pour aider à atténuer les pertes de particules et d'énergie thermique. Comme les machines à confinement inertiel, une lourde coquille implosante (le revêtement de plasma) comprime et chauffe rapidement le combustible pour obtenir des conditions de fusion. Au lieu de la gamme de lasers haute puissance de NIF entraînant une capsule solide, PLX s'appuie sur des jets de plasma supersoniques tirés par des canons à plasma.
Le PLX a un avantage supplémentaire :parce que le combustible de fusion et le revêtement sont initialement injectés sous forme de gaz, et les canons à plasma sont situés relativement loin du combustible implosé, la machine peut être mise à feu rapidement sans endommager les composants de la machine ou avoir besoin de remplacer des cibles usinées coûteuses.
La moitié des 36 jets de plasma supersoniques qui composeront l'expérience Plasma Liner au Laboratoire national de Los Alamos ont été installés. Les jets restants seront ajoutés et des expériences de revêtement de plasma entièrement sphérique débuteront d'ici la fin de 2020. Crédit :Laboratoire national de Los Alamos
"Nous allons mener des expériences cette année pour étudier la formation d'un revêtement hémisphérique avec 18 canons installés, " a déclaré le Dr Samuel Langendorf, un scientifique du groupe de physique expérimentale du laboratoire qui dirige l'assemblage de PLX. « Nous espérons terminer l'installation des 18 canons restants au début de 2020 et mener des expériences entièrement sphériques d'ici la fin de 2020. Cela nous permettra de mesurer l'échelle de la pression du vérin du revêtement en cas de stagnation ainsi que l'uniformité du revêtement, qui sont des mesures importantes de la performance du liner."
Dans son état partiellement achevé, les canons PLX s'avèrent utiles dans les études que le Dr Tom Byvank effectue sur les plasmas en collision (Figure 2).
"Différents modèles montrent des divergences dans les simulations de collisions de plasma impliquant plusieurs espèces d'ions, " a déclaré le Dr Byvank, un post-doctorat dans le Groupe de Physique Expérimentale. "Nos observations expérimentales de ces plasmas permettent de valider des simulations importantes pour comprendre les hautes densités énergétiques, plasmas supersoniques rencontrés en astrophysique, l'aérodynamique et diverses machines de fusion plasma, y compris l'approche de fusion magnéto-inertielle PLX et peut-être aussi des conceptions de confinement inertiel comme le National Ignition Facility. »
