等离子体电离磁流体转换器

磁流体动力学。新型磁流体动力转换器：感应式装置。让-皮埃尔·佩蒂 和 莫里斯·维东 的笔记，由安德烈·利什内罗维奇教授提交。1976年《法国科学院院报》。

...本文介绍了一种新型盘状感应式磁流体动力加速器，具有电离控制功能。该装置配备轻便高效的独立电力发生器，可发展为磁流体动力飞行器。文中还提出了一种将等离子体约束在壁面的解决方案。

...介绍了一种新型盘状感应式磁流体动力加速器，具备电离控制功能。若与轻便高效的电力发生器结合，该装置有望成为磁流体动力飞行器。文中还提出了将等离子体约束在壁面的若干方案。

引言。 在前一篇笔记（1）中，曾描述过一类几何结构特殊的磁流体动力转换器，其利用了显著的霍尔效应。目前，其中一些装置正在实验阶段。

...在本文中，我们介绍的是一种具有交变磁场的磁流体动力加速器。设想一个由绝缘材料制成的圆盘，其边缘环绕着一个通有交流电流的螺线管（见图1）。磁场的变化趋势是在圆盘周围流体中产生环形感应电流。我们假设霍尔效应可忽略不计。这些感应电流与磁场B的瞬时值相互作用，产生径向交替的离心力和向心力。由于系统具有对称性，这些力仅产生径向扰动，一个周期内的动量积分总和为零。感应电流的强度取决于磁场B的峰值及其周期T。当B/T比值低于某一阈值时，感应电流将保持较弱。

电离控制型加速器。 - 然而，若在圆盘壁面安装某种可产生电离的装置（见图2），情况则完全不同。借助该装置，我们可对加速器壁面附近任意位置的感应电流强度进行控制。现在，按照图3所示方式调节电离源的供电。我们设定电离松弛时间远小于磁场B的周期T。

...不难看出，当洛伦兹力出现时，在圆盘上部区域其方向为离心，而在下部区域则为向心。电离空气将受到脉冲式作用，从而产生如图4所示的流体驱动效应。

磁流体动力飞行器。 - 若该加速器具备自主电力能源，便可构成一种感应式、电离可控的磁流体动力飞行器。在前一篇笔记（1）中曾提及一种磁流体动力发动机。该发动机为两冲程设计，在磁流体动力压缩末期，气体混合物内部发生聚变反应。此时等离子体膨胀，装置在第二阶段表现为霍尔型发电机。

值得一提的是，拉尔夫·莫尔（2）近期发表的一篇文章。他提出了一种结构不同的交流式磁流体动力发动机，似乎更为简单。其核心是一个环形腔室，实为托卡马克装置。莫尔认为，在磁流体动力压缩过程中可达到劳森条件，而此类装置的压缩方式属于θ箍缩。聚变等离子体膨胀时，会压缩磁力线，从而通过电磁感应直接产生电流。这种“飞行器+感应发动机”双重结构的优势在于，可避免强电流通过电极的问题。

等离子体在壁面的约束。 - 盘状加速器的感应螺线管在壁面处产生最强磁场。因此，磁压倾向于使放电远离壁面。若要控制磁流体动力相互作用的位置，必须采用一种在壁面附近而非壁面本身产生最大磁场的几何结构。这可以通过多螺线管结构实现，如图5所示。计算表明，此时磁场强度在近似圆锥形的表面上达到最大。建议将飞行器壁面设计为与磁力线正交的轨迹，使洛伦兹力与壁面相切。磁流体动力飞行器的概念由让-皮埃尔·佩蒂提出，多螺线管约束几何结构则由莫里斯·维东提出。

(*) 1976年12月8日会议
(1) J.P.佩蒂，《法国科学院院报》，281，B辑，1975年，第157页
(2) 拉尔夫·莫尔，《聚变能的直接转换》，劳伦斯利弗莫尔实验室报告UCRL 76096，美国加利福尼亚州