Compresión de Campos Magnéticos mediante la Implosión Electromagnética de un Cilindro Hueco de Litio: Camas de Prueba Experimentales Simuladas con OpenFOAM
Autores: Suponitsky, Victoria; Khalzov, Ivan V.; Roberts, David M.; Forysinski, Piotr W.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Compresión de Campos Magnéticos mediante la Implosión Electromagnética de un Cilindro Hueco de Litio: Camas de Prueba Experimentales Simuladas con OpenFOAM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Implosiones electromagnéticas
Cilindros de litio
Objetivos de plasma magnetizado
Fusión por Objetivo Magnetizado
Compresión de plasmas magnetizados
Solucionador multifásico de MHD
Licencia
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Las implosiones electromagnéticas de cilindros huecos de litio pueden ser utilizadas para comprimir objetivos de plasma magnetizado en el contexto de la Fusión de Objetivos Magnetizados (MTF). Se llevaron a cabo dos experimentos a pequeña escala en General Fusion como un paso hacia la compresión de plasmas magnetizados a mayor escala. El primer experimento es una implosión electromagnética de un anillo de litio, y el segundo es una compresión de flujo magnético toroidal al implosionar un cilindro hueco de litio sobre una estructura central en forma de reloj de arena. Aquí presentamos la metodología y los resultados de la modelización de estos experimentos con OpenFOAM. Nuestro solucionador multifásico MHD compresible axialmente simétrico fue ampliado para incorporar: (i) un modelo de circuito RLC externo para bobinas de compresión electromagnética y (ii) la difusión del campo magnético en múltiples materiales sólidos. La implementación del modelo de circuito RLC externo para bobinas electromagnéticas fue verificada mediante comparación con los resultados obtenidos con el software FEMM y con la solución analítica. El solucionador se aplicó luego para modelar ambos experimentos y las principales conclusiones son las siguientes: (i) modelar litio sólido como un líquido de alta viscosidad es un enfoque adecuado para los problemas considerados; (ii) la difusividad magnética del litio es un parámetro importante para la predicción precisa de las trayectorias de implosión (para la implosión del anillo de litio, valores más altos de difusividad magnética en el rango 0.2.
Descripción
Las implosiones electromagnéticas de cilindros huecos de litio pueden ser utilizadas para comprimir objetivos de plasma magnetizado en el contexto de la Fusión de Objetivos Magnetizados (MTF). Se llevaron a cabo dos experimentos a pequeña escala en General Fusion como un paso hacia la compresión de plasmas magnetizados a mayor escala. El primer experimento es una implosión electromagnética de un anillo de litio, y el segundo es una compresión de flujo magnético toroidal al implosionar un cilindro hueco de litio sobre una estructura central en forma de reloj de arena. Aquí presentamos la metodología y los resultados de la modelización de estos experimentos con OpenFOAM. Nuestro solucionador multifásico MHD compresible axialmente simétrico fue ampliado para incorporar: (i) un modelo de circuito RLC externo para bobinas de compresión electromagnética y (ii) la difusión del campo magnético en múltiples materiales sólidos. La implementación del modelo de circuito RLC externo para bobinas electromagnéticas fue verificada mediante comparación con los resultados obtenidos con el software FEMM y con la solución analítica. El solucionador se aplicó luego para modelar ambos experimentos y las principales conclusiones son las siguientes: (i) modelar litio sólido como un líquido de alta viscosidad es un enfoque adecuado para los problemas considerados; (ii) la difusividad magnética del litio es un parámetro importante para la predicción precisa de las trayectorias de implosión (para la implosión del anillo de litio, valores más altos de difusividad magnética en el rango 0.2.