水中等離子體放電發生的速度比音速還快，隨著研究人員利用最先進的X射線成像技術對這一具有挑戰性的課題進行新的診斷過程，其背后的奧秘離被理解又近了一步。

這些診斷過程為更好地理解等離子體物理學打開了大門，這可能導致通過包括核聚變、碳氫化合物重整和制氫等方法在綠色能源生產方面取得進展。

德克薩斯A&M大學J.Mike Walker '66機械工程系的David Staack博士和Christopher Campbell是開創這種評估等離子體過程方法的團隊的成員。該項目的合作伙伴包括來自洛斯阿拉莫斯國家實驗室的診斷專家和使用阿貢國家實驗室高級光子源（APS）的設施。

該團隊正在與LTEOIL合作，對多相等離子體在無碳燃料重整中的使用進行專利研究。這項研究通過熱核等離子體物理組（P4）的主要調查員王哲輝（Jeph），得到了洛斯阿拉莫斯國家實驗室動態材料特性活動（C2）和高級診斷活動（C3）的支持。

這項研究最近發表在《物理評論研究》上，正在產生第一個已知的水的脈沖等離子體啟動過程的超快X射線圖像。副教授兼Sallie和Don Davis '61職業發展教授Staack說，這些新圖像為等離子體在液體中的行為提供了寶貴的見解。

"我們的實驗室正在與行業贊助商合作，對多相等離子體在無碳燃料重整中的使用進行專利研究，"Staack說。"通過了解這種等離子體物理學，我們能夠有效地將焦油和回收的塑料轉化為氫氣和汽車燃料，而沒有任何溫室氣體排放。在未來，這些調查可能會導致慣性約束聚變能源的改進。"

慣性約束核聚變--產生高溫、高能量密度的等離子體--是該項目的一個具體重點。為了更好地了解這種類型的核聚變所涉及的等離子體物理學，Staack說該團隊正在利用一個簡單、低成本的等離子體放電系統開發短時標、高速成像和診斷技術。

此外，他們正在尋求更好地理解當等離子體在液體中放電時發生的現象，導致能量的快速釋放，從而在水中形成低密度的微裂縫，其移動速度超過20倍音速。

研究生研究助理和博士生坎貝爾說，該團隊希望他們的發現可以證明是對其領域的集體知識的寶貴貢獻，因為研究人員正在尋求為等離子體在液體中如何反應開發強大的預測模型。

"我們的目標是利用超快的X射線和可見光成像技術，實驗性地探測圍繞這個等離子體的感興趣的區域和時間尺度，從而為這個領域正在進行的文獻討論貢獻新的數據，"坎貝爾說。"有了一個完整的概念模型，我們可以更有效地學習如何以新的方式應用這些等離子體，也可以改進現有的應用。"

盡管他們已經取得了進展，坎貝爾說目前的方法還不夠成熟，無法在如此短的時間內--不超過100納秒的時間內收集單個等離子體事件的多個圖像。

"坎貝爾說："即使有先進的技術和高級光子源的快速幀率，我們也只能在整個感興趣的事件中拍攝一幀圖像--在下一幀視頻中，大多數最快的等離子體過程已經結束。坎貝爾說："這項工作強調了我們已經開發的幾種機智的技術，以充分利用我們能夠拍攝的這些最快過程的少數圖像。"

該團隊目前正在努力測量快速現象引起的壓力，并準備在APS進行第二輪測量，以研究相互作用的放電、不同液體中的放電以及可能限制更高能量放電的封閉過程。他們期待著有機會使用更高幀數的X射線成像方法，幀數可達每秒670萬幀，而這項研究中的幀數為每秒27.1萬。