Diseño y primeros ensayos de funcionamiento de un prototipo de theta-pinch lineal clásico de pequeñas dimensiones

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Dispositivos theta-pinch lineales en sus distintas variantes (clásico y de campo invertido), constituyen alternativas a los z-pinch (plasma focus, vacuum-gap, etc.) para producir plasmas magnetizados de alta densidad y temperatura de relevancia en investigaciones de fusión nuclear controlada y espec...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autores principales: Niedbalski, Jorge Julio, Reyna Almandos, Jorge Guillermo, Milanese, M., Moroso, R., Laquidara, Aníbal Pablo, Guichón, Santiago, Supán, J.
Formato: Artículo publishedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Asociación Física Argentina 2007
Materias:
PLASMAS DENSOS
DESCARGAS RAPIDAS
THETA PINCH
DENSE PLASMAS
FAST DISCHARGES
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/afa_v19_n01_p125
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description Dispositivos theta-pinch lineales en sus distintas variantes (clásico y de campo invertido), constituyen alternativas a los z-pinch (plasma focus, vacuum-gap, etc.) para producir plasmas magnetizados de alta densidad y temperatura de relevancia en investigaciones de fusión nuclear controlada y espectroscopia atómica. El mecanismo físico básico asociado con una descarga theta-pinch lineal clásica, se funda en la generación de un intenso campo magnético variable Bz(t) configurado paralelamente al eje de una celda cilíndrica (coordenada z) contenedora de un plasma (gas ionizado) a baja presión y a la interacción del mismo con la densidad de corriente laminar Jθ(t) resultante del campo eléctrico azimutal inducido en el plasma durante su variación. Como consecuencia de esta interacción, aparece una fuerza radial dirigida hacia el eje de la celda que comprime significativamente el plasma inicial. En esta comunicación se presentan el diseño y resultados de primeros ensayos de funcionamiento de un prototipo de theta-pinch lineal clásico de reducidas dimensiones, destinado a investigaciones espectroscópicas de gases mediana y altamente ionizados y al comienzo del estudio de este método también para otras aplicaciones que incluye la producción de reacciones de fusión nuclear D-D. La ionización del gas de trabajo necesaria para el comienzo del proceso de compresión, se obtiene a través de una combinación de dos descargas axiales de alta frecuencia. La primera descarga, que inicia la etapa de precalentamiento (~25 MHz y 4 kV de amplitud), es generada electrónicamente y aplicada internamente en la celda entre electrodos situados en sus extremos que actúan como sello de presión. La segunda, que permite elevar a más altos niveles el grado de ionización del gas (~1 MHz y amplitud variable de algunos kVs), es generada por un circuito tanque excitado magnéticamente y aplicada externamente vía acoplamiento capacitivo
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El mecanismo físico básico asociado con una descarga theta-pinch lineal clásica, se funda en la generación de un intenso campo magnético variable Bz(t) configurado paralelamente al eje de una celda cilíndrica (coordenada z) contenedora de un plasma (gas ionizado) a baja presión y a la interacción del mismo con la densidad de corriente laminar Jθ(t) resultante del campo eléctrico azimutal inducido en el plasma durante su variación. Como consecuencia de esta interacción, aparece una fuerza radial dirigida hacia el eje de la celda que comprime significativamente el plasma inicial. En esta comunicación se presentan el diseño y resultados de primeros ensayos de funcionamiento de un prototipo de theta-pinch lineal clásico de reducidas dimensiones, destinado a investigaciones espectroscópicas de gases mediana y altamente ionizados y al comienzo del estudio de este método también para otras aplicaciones que incluye la producción de reacciones de fusión nuclear D-D. La ionización del gas de trabajo necesaria para el comienzo del proceso de compresión, se obtiene a través de una combinación de dos descargas axiales de alta frecuencia. La primera descarga, que inicia la etapa de precalentamiento (~25 MHz y 4 kV de amplitud), es generada electrónicamente y aplicada internamente en la celda entre electrodos situados en sus extremos que actúan como sello de presión. La segunda, que permite elevar a más altos niveles el grado de ionización del gas (~1 MHz y amplitud variable de algunos kVs), es generada por un circuito tanque excitado magnéticamente y aplicada externamente vía acoplamiento capacitivo Lineal theta-pinch devices in its distinct variants (classical and inverted field) constitute alternatives to the z-pinch (plasma focus, vacuum-gap, etc.) to produce high-density high-temperature magnetized plasmas of relevance in controlled nuclear fusion and atomic spectroscopy research. The basic physical mechanism associated with a classical theta-pinch discharge is founded in the generation of an intense and time variable magnetic field Bz(t), configured in parallel at the axis of a cylindrical cell (coordinate z) containing a plasma (gas ionized) at low pressure, and to the subsequent interaction of this with the laminar current density Jθ(t) resultant of the azimuthally induced electric field into the plasma during its variation. Because of this interaction, a radial force directed towards the axis cell appears, which considerably compresses the initial plasma. In this communication, the design and results of first performance tests of a small dimensions linear theta-pinch prototype intended to spectroscopic research of medium and highly ion-ized gases and another applications that include the production of nuclear fusion reactions D-D, are presented. The ionizing of the working gas necessary for initiating the compression process is obtained through two high-frequency axial discharges. The first discharge that initiates the preheating stage (~25 MHz and 4 kV in amplitude), is electronically generated and internally applied between electrodes that acting as a pressure selling. The second, that permits to increase to higher levels the as ionization grade (~1 MHz and variable amplitude of some kVs), is generated by a magnetically excited LC circuit and externally applied via capacitive coupling Fil: Niedbalski, Jorge Julio. Universidad Nacional Del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco (UNCPBA-IFAS). Buenos Aires. Argentina Fil: Reyna Almandos, Jorge Guillermo. Universidad Nacional de La Plata - CONICET. Centro de Investigaciones Ópticas (CIOP). Buenos Aires. Argentina Fil: Milanese, M.. Universidad Nacional Del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco (UNCPBA-IFAS). Buenos Aires. Argentina Fil: Moroso, R.. Universidad Nacional Del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco (UNCPBA-IFAS). Buenos Aires. Argentina Fil: Laquidara, Aníbal Pablo. Universidad Nacional Del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco (UNCPBA-IFAS). Buenos Aires. Argentina Fil: Guichón, Santiago. Universidad Nacional Del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco (UNCPBA-IFAS). Buenos Aires. Argentina Fil: Supán, J.. Universidad Nacional Del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco (UNCPBA-IFAS). Buenos Aires. Argentina Asociación Física Argentina 2007 info:ar-repo/semantics/artículo info:eu-repo/semantics/article info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/afa_v19_n01_p125

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