ปัญหาของเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชั่นกลายเป็นข้อได้เปรียบสำหรับเครื่องยนต์พลาสม่า

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโทโฮกุและมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลียพบว่า

คลื่นพลาสมาที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติทำให้เกิดการถ่ายโอนอิเล็กตรอนที่เป็นแม่เหล็ก ซึ่งสามารถแก้ปัญหา "การแยกพลาสมา" ในเครื่องยนต์ที่มีหัวฉีดแม่เหล็กได้

ในมอเตอร์ RF ที่มีหัวฉีดแม่เหล็กส่วนหลังจะควบคุมและเร่งความเร็วของพลาสมา ทำให้ยานอวกาศสามารถสร้างแรงขับได้ เทคโนโลยีขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าแสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ดีในการเปิดยุคใหม่ของการเดินทางในอวกาศ อย่างไรก็ตาม การพัฒนาต่อไปถูกขัดขวางโดยปัญหาที่เรียกว่า "การแยกพลาสมา" นักวิทยาศาสตร์อธิบาย

ภาพประกอบการทำงานของเครื่องยนต์พลาสม่าที่มีหัวฉีดแม่เหล็ก ภาพ: Kazunori Takahashi, Tohoku University

เนื่องจากเส้นสนามแม่เหล็กอยู่เสมอสร้างวงปิดซึ่งอยู่ภายในหัวฉีดแม่เหล็กย่อมกลับไปสู่การออกแบบเครื่องยนต์ ด้วยเหตุนี้จึงต้องแยกการไหลของพลาสมาจากหัวฉีดแม่เหล็ก ไอออนที่มีรัศมีกว้างจะหลุดออกจากหัวฉีดแม่เหล็กได้ง่าย แต่อิเล็กตรอนที่มีมวลน้อยและรัศมีน้อยจะผูกติดอยู่กับเส้นแรง ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าที่ดึงไอออนกลับมาและลดแรงผลักสุทธิให้เป็นศูนย์

ในงานของพวกเขา นักฟิสิกส์วิเคราะห์อย่างละเอียดข้อมูลของสัญญาณความหนาแน่นของพลาสมาและความผันผวนของสนามไฟฟ้า พวกเขาพบว่าคลื่นกระตุ้นที่เกิดขึ้นเองทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายของอิเล็กตรอนที่ถูกทำให้เป็นแม่เหล็กเข้ามาด้านในในทิศทางตามขวางไปยังแกนหลักของสนามแม่เหล็ก การเคลื่อนไหวนี้มีประโยชน์สำหรับการแยกพลาสมา เนื่องจากช่วยลดความแตกต่างของลำแสงพลาสมาที่กำลังขยายตัว

ภาพแสดงการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในพลาสมาเดี่ยว ภาพ: Kazunori Takahashi, Tohoku University

ความไม่เสถียรของพลาสมา คุณสมบัติการขนส่งพลาสมาและการสูญเสียเนื่องจากคลื่นและความปั่นป่วนเป็นปัญหาหลักสำหรับการจำกัดพลาสมาในเครื่องปฏิกรณ์ฟิวชัน แต่ในกรณีนี้ พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์

การค้นพบของเราเป็นกรณีที่หายากเมื่อความไม่เสถียรของพลาสมามีผลดีต่อวิศวกรรมอย่างแน่นอน ผลลัพธ์ของเราให้ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับบทบาทของความไม่เสถียรในพลาสมา และจะช่วยในการพัฒนาเครื่องขับดันพลาสมา RF ด้วยหัวฉีดแม่เหล็ก

Kazunori Takahashi ผู้เขียนร่วมการศึกษาที่ Tohoku University

อ่านเพิ่มเติม:

วิทยาศาสตร์มีอยู่ในสภาวะที่รุนแรงหรือไม่? เราตอบเป็นตัวเลข

ภูเขาไฟเยลโลว์สโตนกลายเป็นภูเขาไฟที่อันตรายกว่าที่นักวิทยาศาสตร์คิดไว้หลายเท่า

ไข่ตกจากอวกาศ ดูสิว่าเกิดอะไรขึ้นกับมัน