MAGNETO-HIDRODINÂMICA. - Conversores magneto-hidrodinâmicos de um novo tipo: dispositivos de indução. Nota (*) de Jean-Pierre Petit e Maurice Viton, apresentada por M. André Lichnérowicz. CRAS 1976.
...É apresentado um novo tipo de acelerador MHD discoidal, de indução e com controle de ionização. Dotado de um gerador autônomo de eletricidade, este dispositivo poderia dar origem a um aeródino MHD. É evocada uma solução que permite confinar o plasma à parede.
...É apresentado um novo acelerador MHD de indução, em forma de disco, com ionização controlada. Associado a um gerador elétrico leve e potente, poderia tornar-se um aeródino MHD. São indicadas soluções para confinar o plasma à parede.
Introdução. Numa nota anterior (1), foram descritos conversores MHD de uma geometria bastante particular, utilizando um forte efeito Hall. Alguns desses dispositivos são atualmente objeto de experimentação.
...Na presente Nota trata-se, desta vez, de um acelerador MHD de campo magnético alternado. Consideremos um disco feito de um material isolante, munido na sua periferia de um solenoide percorrido por uma corrente alternada (*fig.*1). A variação do campo magnético tende a criar correntes induzidas circulares no fluido vizinho do disco. Supõe-se o efeito Hall desprezível. Essas correntes induzidas conjugam-se com o valor instantâneo do campo B para dar forças radiais, alternadamente centrífugas e centrípetas. Sendo o sistema simétrico, essas forças têm apenas um efeito de agitação radial, sendo a integral da quantidade de movimento nula ao longo de um ciclo. A intensidade da corrente induzida depende do valor de pico do campo B e do seu período T. Abaixo de um certo limiar da razão B/T, essas correntes induzidas permanecem fracas.
Aceleradores com controle de ionização. - O mesmo já não se verifica se se munirem as paredes do disco de um sistema qualquer suscetível de criar ionização (fig.2). Graças a esse dispositivo pode-se agora controlar a intensidade das correntes induzidas em qualquer ponto vizinho da parede do acelerador. Modulemos agora as alimentações dos ionizadores de acordo com a figura 3. Colocamo-nos em condições em que o tempo de relaxação de ionização é pequeno em relação ao período T do campo B.
...É fácil ver que, quando aparecem, as forças de Laplace, radiais, são centrífugas na vizinhança superior do disco e centrípetas na vizinhança inferior. O ar ionizado será solicitado de forma pulsada e produzir-se-á um arrastamento fluido segundo o esquema da figura 4.
Aeródino MHD. - Se este acelerador possuir uma fonte autônoma de energia elétrica, obter-se-á um aeródino MHD de indução e com controle de ionização. Numa nota anterior (1) tinha sido evocado um motor MHD. Um motor de dois tempos em que, no fim da fase de compressão MHD, se produziam no seio de uma mistura gasosa reações de fusão. O plasma entrava então em expansão, comportando-se o dispositivo nessa segunda fase como gerador elétrico do tipo Hall.
Citamos, a título de memória, um artigo recente de Ralph Moir (2). Este propõe igualmente um motor MHD alternativo, de fórmula diferente e aparentemente mais simples. O elemento essencial é uma câmara toroidal que não é outra coisa senão um tokamak. Moir estima que as condições de Lawson podem ser atingidas numa compressão MHD, que para este tipo de dispositivo é do tipo theta pinch. A expansão do plasma de fusão comprime então as linhas de força do campo magnético e há produção direta de corrente elétrica por indução. O interesse desta dupla fórmula: aeródino e motor funcionando por indução, é libertar-se da passagem de fortes correntes através de elétrodos.
Confinamento do plasma à parede. - O solenoide indutor do acelerador discoidal fornece um campo magnético que é máximo na parede. A pressão magnética terá, portanto, tendência a fazer migrar a descarga para longe desta. Se se quiser controlar a localização da interação MHD, é preciso recorrer a uma geometria que dê um máximo de campo, não na parede, mas na sua vizinhança. Isto pode ser obtido por uma geometria com vários solenoides, como é indicado na figura 5. O cálculo mostra que a intensidade do campo magnético é então máxima sobre uma superfície aproximadamente cónica. É indicado escolher para parede do aeródino uma trajetória ortogonal às linhas de campo, de modo que a força de Laplace lhe seja tangente. A ideia do aeródino MHD é de Jean-Pierre Petit, a da geometria confinante com vários solenoides é de Maurice Viton.
(*) Sessão de 8 de dezembro de 1976
(1) J.P.Petit, Comptes rendus, 281, série B, 1975, p.157
(2) R.Moir, Direct Conversion of Energy from Fusion, relatório UCRL 76096 do Lawrence Livermore Laboratory, Califórnia, EUA.