IMPROVED APPARATUS AND METHOD FOR FORMING A HIGH PRESSURE PLASMA DISCHARGE COLUMN

An apparatus for producing a stable, high pressure plasma column (21) with long length, and high axial uniformity. Rotating a gas-filled tube (10) about an horizontal axis creates a vortex with minimal, or no shear flow. Such a vortex provides a stable equilibrium for a central column of high temperature gas and plasma when, for a given rotation speed, the centrifugal force dominates over the gravitational force inside the smallest radial dimension of the containment envelope (10). For gas pressures sufficiently high that the particle mean free path is short compared with the thickness of the gas layer between the central plasma column and the wall, thermal transport across this sheath layer is small and its temperature is low. High pressure discharges inside a rotating envelope may be sustained by a variety of means, including electrical, electromagnetic and chemical; they may find application in plasma torches, light sources, etc. One preferred embodiment used direct current between co-rotating electrodes to sustain a one-meter-long plasma column less than 5 mm in diameter. Another preferred embodiment employed microwave heating to produce a perfectly centered plasma flame 0.5 meters long into which tens of kilowatts of power can be coupled. La présente invention concerne un appareil permettant de produire une colonne stable de plasma haute pression (21) de longueur élevée et hautement uniforme axialement. La rotation d'un tube rempli de gaz (10) autour d'un axe horizontal crée un vortex sensiblement exempt d'écoulement par cisaillement. Un tel vortex produit un équilibre stable pour une colonne centrale de gaz haute température et plasma lorsque, pour une vitesse de rotation donnée, la force centrifuge domine la force de gravitation dans les limites de la plus petite dimension radiale de l'enveloppe de confinement (10). Pour des pressions du gaz suffisamment hautes pour un chemin libre moyen des particules court par rapport à l'épaisseur de la couche de gaz entre la colonne de plasma central et la paroi, on obtient un faible transport thermique traversant la couche de blindage et une faible température. Les décharges haute pression à l'intérieur de l'enveloppe peuvent être entretenues par divers moyens, notamment électriques, électromagnétiques et chimiques. De telles décharges conviennent notamment pour les lances à plasma et les sources de lumière. Un mode de réalisation préféré utilise le courant continu entre des électrodes en co-rotation de façon à