MAGNETOHIDRODINÁMICA. - Convertidores magnetohidrodinámicos de un nuevo tipo: dispositivos de inducción. Nota (*) de Jean-Pierre Petit y Maurice Viton, presentada por el Sr. André Lichnérowicz. CRAS 1976.
...Se presenta un nuevo tipo de acelerador MHD discoidal, de inducción y con control de ionización. Dotado de un generador autónomo de electricidad, este dispositivo podría dar origen a un aerodino MHD. Se evoca una solución que permite confinar el plasma a la pared.
...Se presenta un nuevo acelerador MHD de inducción, en forma de disco, con ionización controlada. Asociado a un generador eléctrico ligero y potente, podría convertirse en un aerodino MHD. Se indican soluciones para confinar el plasma a la pared.
Introducción. En una nota anterior (1), se habían descrito convertidores MHD de una geometría bastante particular, que utilizaban un fuerte efecto Hall. Algunos de estos dispositivos son actualmente objeto de experimentación.
...En la presente Nota se trata esta vez de un acelerador MHD de campo magnético alterno. Consideremos un disco hecho de un material aislante, provisto en su periferia de un solenoide recorrido por una corriente alterna (*fig.*1). La variación del campo magnético tiende a crear corrientes inducidas circulares en el fluido que rodea el disco. Se supone despreciable el efecto Hall. Estas corrientes inducidas se conjugan con el valor instantáneo del campo B para dar fuerzas radiales, alternativamente centrífugas y centrípetas. Siendo el sistema simétrico, estas fuerzas solo tienen un efecto de agitación radial, siendo nula la integral de la cantidad de movimiento sobre un ciclo. La intensidad de la corriente inducida depende del valor de cresta del campo B y de su período T. Por debajo de un cierto umbral de la relación B/T estas corrientes inducidas permanecen débiles.
Aceleradores con control de ionización. - Ya no ocurre lo mismo si se dota a las paredes del disco de un sistema cualquiera susceptible de crear una ionización (fig.2). Gracias a este dispositivo se puede ahora controlar la intensidad de las corrientes inducidas en todo punto cercano a la pared del acelerador. Modulemos ahora las alimentaciones de los ionizadores conforme a la figura 3. Nos situamos en condiciones en las que el tiempo de relajación de ionización es pequeño frente al período T del campo B.
...Es fácil ver que, cuando aparecen, las fuerzas de Laplace, radiales, son centrífugas en la vecindad superior del disco, y centrípetas en la vecindad inferior. El aire ionizado será solicitado de forma pulsada y se producirá un arrastre de fluido según el esquema de la figura 4.
Aerodino MHD. - Si este acelerador posee una fuente autónoma de energía eléctrica, se obtendrá un aerodino MHD de inducción y con control de ionización. En una nota anterior (1) se había evocado un motor MHD. Un motor de dos tiempos en el que, al final de la fase de compresión MHD, se producían en el seno de una mezcla gaseosa reacciones de fusión. El plasma entraba entonces en expansión, comportándose el dispositivo en esta segunda fase como generador eléctrico del tipo Hall.
Citemos para memoria un artículo reciente de Ralph Moir (2). Este propone igualmente un motor MHD alternativo, de fórmula diferente, y aparentemente más simple. El elemento esencial es una cámara toroidal que no es otra cosa que un tokamak. Moir estima que las condiciones de Lawson pueden alcanzarse en una compresión MHD, que para este tipo de dispositivo es del tipo theta pinch. La expansión del plasma de fusión comprime entonces las líneas de fuerza del campo magnético y hay producción directa de corriente eléctrica por inducción. El interés de esta doble fórmula: aerodino y motor que funcionan por inducción, es liberarse del paso de fuertes corrientes a través de electrodos.
Confinamiento del plasma a la pared. - El solenoide inductor del acelerador discoidal proporciona un campo magnético que es máximo en la pared. La presión magnética tenderá por tanto a hacer migrar la descarga lejos de esta. Si se quiere controlar la localización de la interacción MHD hay que recurrir a una geometría que dé un máximo de campo, no en la pared, sino en la vecindad de esta. Esto puede obtenerse mediante una geometría de varios solenoides como se indica en la figura 5. El cálculo muestra que la intensidad del campo magnético es entonces máxima sobre una superficie aproximadamente cónica. Es indicado elegir como pared del aerodino una trayectoria ortogonal a las líneas de campo, de manera que la fuerza de Laplace sea tangente a esta. La idea del aerodino MHD es de Jean-Pierre Petit, la de la geometría confinante con varios solenoides de Maurice Viton.
(*) Sesión del 8 de diciembre de 1976
(1) J.P.Petit, Comptes rendus, 281, serie B, 1975, p.157
(2) R.Moir, Direct Conversion of Energy from Fusion, informe UCRL 76096 del Lawrence Livermore Laboratory, California, EE.UU.