The ability to separate large volumes of mixed species based on atomic mass appears desirable for a variety of emerging applications with high societal impact. One possibility to meet this objective consists in leveraging mass differential effects in rotating plasmas. Beyond conventional centrifugation, rotating plasmas offer in principle additional ways to separate elements based on mass. Single ion orbits show that ion radial mass separation in a uniform magnetized plasma column can be achieved by applying a tailored electric potential profile across the column, or by driving a rotating magnetic field within the column. Furthermore, magnetic pressure and centrifugal effects can be combined in a non-uniform geometry to separate ions based on mass along the field lines. Practical application of these separation schemes hinges on the ability to produce the desirable electric and magnetic field configuration within the plasma column.
大規模な混合種の分離を原子質量に基づいて行う能力は、社会的影響の大きい多様な新興アプリケーションにとって望ましいものである。この目的を達成するための一つの可能性として、回転プラズマにおける質量差効果を活用する方法がある。従来の遠心分離を超えて、回転プラズマは原理的に元素を質量に基づいて分離する追加の方法を提供する。単一イオン軌道の解析から、均一な磁化プラズマカラム内でのイオンの動径方向の質量分離は、カラム全体にわたって調整された電位プロファイルを適用するか、あるいはカラム内に回転磁場を駆動することによって達成できることが示される。さらに、磁気圧力と遠心効果は、非一様な幾何学形状において組み合わせることで、磁力線に沿ってイオンを質量に基づいて分離することが可能である。これらの分離スキームの実用化は、プラズマカラム内に望ましい電場・磁場配置を生成する能力にかかっている。