В новосибирском Академгородке физики сделали еще один шаг к изучению управляемого термоядерного синтеза

НОВОСИБИРСК. Ученые Института ядерной физики имени Г. И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук (ИЯФ СО РАН) модифицировали источник плазмы в установке «Смола» (спиральной магнитной открытой ловушке), что позволило улучшить параметры удержания плазмы, снизив поток истечения вещества в десять раз, а также повысили плотность плазмы в 1,5 раза.

«В сильном винтовом магнитном поле специалисты снизили поток вытекающей плазмы настолько, что уже не могли его зарегистрировать. Повысить качество экспериментов удалось благодаря модификации источника плазмы в установке и точному подбору всех необходимых параметров, таких как конфигурация магнитного поля, подаваемое напряжение, давление», — говорится в сообщении ИЯФ.

Уточняется, что эксперименты проводят на нескольких установках, одна из которых — открытая ловушка со спиральным магнитным удержанием «Смола». Цель экспериментов — добиться нужных для термоядерного синтеза температуры, плотности и времени удержания плазмы.

Установки термоядерного синтеза могут быть основаны на замкнутых и открытых магнитных ловушках. Одно из преимуществ открытых систем в том, что на них можно достичь высокого параметра отношения давления плазмы к давлению магнитного поля. Открытые магнитные ловушки, похожие на бутылку с двумя горлышками, предполагают сильное истечение вещества в концевых отверстиях. «Силовые линии магнитного поля в открытых ловушках не замкнуты, как, например, в токамаках, поэтому плазма в них удерживается только в середине установки, а на концах может вытекать. Чтобы снизить истечение, в «горлышках» открытых ловушек ставят магнитные пробки, то есть усиливают магнитное поле. «Смола» отличается от остальных открытых ловушек тем, что на одном конце вместо обычной магнитной пробки мы установили пробку винтовую. Именно винтовое магнитное поле должно «затаскивать» истекающую плазму обратно в центр ловушки», — рассказал старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Антон Судников.

Как подтвердили эксперименты, в сильном винтовом магнитном поле поток вытекающей плазмы снижается настолько, что его уже невозможно зарегистрировать. А. Судников добавил, что с включением винтового магнитного поля из установки стало вытекать в десять раз меньше плазмы. «Но самый важный результат наших экспериментов, благодаря которому наша статья попала на обложку журнала (Journal of Plasma Physics — «Честное слово»), в том, что при добавлении винтового поля плотность плазмы вырастает в 1,5 раза. Зависимость проста: чем лучше удерживается плазма в ловушке, тем плотнее она становится, тем в целом эффективнее работает вся наша многопробочная система с винтовым удержанием», — пояснил он

Полученные данные позволят ученым двигаться дальше в изучении управляемого термоядерного синтеза. Так, например, при термоядерных параметрах плазмы для ее эффективного удержания в многопробочной ловушке необходимо, чтобы ионы сталкивались и рассеивались чаще. Но при полезных термоядерных параметрах этого как раз не происходит — ион рассеивается на других ионах слишком редко и может пролететь ловушку насквозь, тогда даже винтовое поле не затянет его обратно.

В дальнейшем ученые СО РАН планируют создать установки для удержания термоядерной плазмы ГДМЛ (газодинамическая магнитная ловушка). Планируется, что она продемонстрирует возможность проектирования компактного, экономически и экологически привлекательного термоядерного реактора на основе магнитных ловушек открытого типа.

Поделиться