L'assemblaggio del Plasma Liner Experiment (PLX) presso il Los Alamos National Laboratory è a buon punto con l'installazione di 18 dei 36 cannoni al plasma in un approccio ambizioso per ottenere la fusione nucleare controllata (Figura 1). Le pistole al plasma sono montate su una camera sferica, e sparare getti supersonici di gas ionizzato verso l'interno per comprimere e riscaldare un bersaglio centrale di gas che funge da combustibile per la fusione. Intanto, gli esperimenti eseguiti con le pistole al plasma attualmente installate stanno fornendo dati fondamentali per creare simulazioni di getti al plasma in collisione, che sono cruciali per comprendere e sviluppare altri schemi di fusione controllata.

La maggior parte degli esperimenti di fusione impiega il confinamento magnetico, che si basa su potenti campi magnetici per contenere un plasma di fusione, o confinamento inerziale, che utilizza il calore e la compressione per creare le condizioni per la fusione.

La macchina PLX combina aspetti di entrambi gli schemi di fusione a confinamento magnetico (ad esempio tokamak) e macchine a confinamento inerziale come il National Ignition Facility (NIF). L'approccio ibrido sebbene meno maturi tecnologicamente rispetto ai concetti di confinamento magnetico o inerziale puro, può offrire un percorso di sviluppo del reattore a fusione più economico e meno complesso. Come i tokamak, il plasma combustibile è magnetizzato per aiutare a mitigare le perdite di particelle e di energia termica. Come macchine a confinamento inerziale, un pesante guscio implodente (il rivestimento al plasma) comprime e riscalda rapidamente il carburante per ottenere le condizioni di fusione. Invece della serie di laser ad alta potenza del NIF che guidano una capsula solida, PLX si basa su getti al plasma supersonici sparati da pistole al plasma.

Il PLX ha un ulteriore vantaggio:poiché il combustibile da fusione e il rivestimento vengono inizialmente iniettati come gas, e i cannoni al plasma si trovano relativamente lontani dal carburante che implode, la macchina può essere avviata rapidamente senza danni ai componenti della macchina o la necessità di sostituire costosi bersagli lavorati.

"Quest'anno condurremo esperimenti per studiare la formazione di un rivestimento semisferico con 18 cannoni installati, " ha detto il dottor Samuel Langendorf, uno scienziato del gruppo di fisica sperimentale del laboratorio che sta guidando l'assemblaggio del PLX. "Speriamo di completare l'installazione dei restanti 18 cannoni all'inizio del 2020 e di condurre esperimenti completamente sferici entro la fine del 2020. Questo ci consentirà di misurare la scala della pressione del pistone del rivestimento in caso di stagnazione e l'uniformità del rivestimento, che sono metriche importanti delle prestazioni del liner."

Nel suo stato parzialmente completato, le pistole PLX si stanno rivelando utili negli studi che il Dr. Tom Byvank sta eseguendo sui plasmi in collisione (Figura 2).

"Diversi modelli mostrano discrepanze nelle simulazioni di collisioni di plasma che coinvolgono più specie di ioni, " ha detto il dottor Byvank, un postdoc nel Gruppo di Fisica Sperimentale. "Le nostre osservazioni sperimentali di questi plasmi aiutano a convalidare simulazioni importanti per comprendere l'alta densità di energia, plasmi supersonici incontrati in astrofisica, aerodinamica e varie macchine per la fusione al plasma, compreso l'approccio di fusione magneto-inerziale PLX e possibilmente anche progetti di confinamento inerziale come il National Ignition Facility."