المضخات الكهرطيسية وتسارع البلازما

الى جانب حصر البلازما فان الضغط المغنطيسي يمكن استعماله ايضا في تسريع البلازما حتى سرعات كبيرة توجد عدة طرق للفظ كتل بلازمية منفصلة او تيارات بلازمية مستمرة من الفوهة بفعل قوى الضغط المغنطيسي وللحصر يمكن توليد الحقول المغنطيسية بفعل تيارات تمر عبر نوافل خارجية او تمر في البلازما نفسها.

انطلاقا من نموذج السائل الناقل يمكن فهم جوهر عمليات تسريع البلازما فهي تتبع نفس مبادئ المضخات الكهرطيسية المستخدمة لضخ المعادن المنصهرة. وابسط جهاز من هذا النوع هو المضخة الكهرطيسية الناقلة (الشكل (1)) وفيها قناة يملؤها سائل ناقل موضوعة بين قطبي مغنطيس N وS . وبحيث يتعامد محور القناة مع اتجاه الحقل المغنطيسي ويمرر تيار عبر السائل بنتيجة الفعل المتبادل بين الحقل المغنطيسي والتيار المتعامدين فيما بينهما تنشأ قوة محركة دافعة تجبر السائل الناقل على التدفق بالاتجاه المشار اليه بالسهم Q.

يثار التيار المستمر في السائل بحقل كهربائي خارجي يعبر المجال بين القطبين ومن التيار الناقلية هذا جاءت تسمية المضخات الناقلة. اما في المضخات الكهرطيسية، فلا يمرر التيار عبر الاقطاب، وانما يثار بحقول مغنطيسية متناوبة. ولذلك فأنها تدعى ايضا بالمضخات التحريضية . ومثل هذه المضخات يسير فيها الوسط الناقل بواسطة الحقل مغنطيسي راحل كالمبين في الشكل 37 اذا ما استخدم الجهاز من اجل ضخ معدن سائل فانه يدعى عندئذ بالمضخة الكهرطيسية التحريضية وبتطبيقها على تسريع البلازما يحصل على التسارع في حقول متصالبة.

تتحول الطاقة الكهربائية الى طاقة ميكانيكية في اجهزة تسريع البلازما فهي تعمل بشكل مماثل للمحركات الكهربائية فالتسارع في حقول كهربائية ومغنطيسية متصالبة يحصل حسب مبدأ محرك التيار المستمر والتسارع بالحقل الراحل يحصل حسب مبدأ المحرك اللامتزامن ولكن من المعلوم ان الكهربائي بتحويل بسيط يمكن ان تعمل كآلة دينامو نفس الشيء يمكن فعله مع المحرك البلازمي اذا ما جعلناه يبطئ البلازما بدلا من تسريعها عندئذ يمكن تحويل الطاقة الحركية للبلازما المتدفقة الى طاقة كهربائية وبهذا ينتج مولد بلازمي او كما سمي مولد هدرومغنطيسي.

كانت الدارات التي جرى الحديث عنها حتى الان ذات حقول مغنطيسية متولدة عن تيارات تمر في ملفات خاصة . ولكن من المعروف ايضا وجود دارات اخرى حيث يتولد الحقل المغنطيسي عن تيارات مارة عبر البلازما . مثل هذه الدارات تدعى دارة السكتين. جاءت التسمية من دارة مبسطة حيث تتسرع البلازما ما بين ناقلين معدنيين مستقيمين متوازيين (سكتين) يمر فيهما ينغلقان عبر البلازما في الجملة المتناظرة يقوم الحقل المغنطيسي الذاتي بالضغط على حبل التيار فقط ولكن في دارة السكتين يكون الحقل مقيدا عند احد الجانبين بالنواقل المعدنية ويتسرب بحرية في الجانب الاخر ساحبا البلازما وراءه.

من اجل حقل التيارات البلازمية في مصيدة مغنطيسية صممت مدافع بلازمية مبنية على نفس المبدأ هنا يؤخذ التصميم المحوري الذي فيه يخدم الشق الحلقي بين اسطوانتين ناقلتين كقناة . يبين الشكل (2) مدفعا بلازميا محوريا. وهو يتكون من اسطوانتين لهما محور مشترك . تطبق البلازما في الفاصل الحلقي بين اسطوانتين لصمام سريع الفعل (من الاعلى) ان الحقل الكهربائي القطري المطبق ما بين اسطوانتين يحدث تيارا قطريا في البلازما. الذي يتفاعل مع حقله المغنطيسي الذاتي ويدفع البلازما الى المصيدة ذات الحقول المتقابلة المقترحة من اجل ممانعة حالات اللااستقرارية الاخدودية وهو ما سيجري الحديث عنه لاحقا.