ВАЖНЫЙ ШАГ НА ПУТИ
К ТЕРМОЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ
В ноябре 2013 года в Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН на установке ГДЛ при дополнительном микроволновом (СВЧ) нагреве субтермоядерной плазмы достигнута рекордная для квазистационарных магнитных ловушек открытого типа величина электронной температуры 400 электрон-вольт (4,5 млн градусов). Этот результат является важным шагом на пути к термоядерной энергетике — он подтверждает возможность создания нейтронных генераторов и реакторов ядерного синтеза на базе открытых ловушек, простейших с инженерной точки зрения.
Установка ГДЛ (ГазоДинамическая Ловушка), созданная в Институте ядерной физики
им. Г. И. Будкера СО РАН в 1986 году, относится к классу открытых ловушек и служит для удержания плазмы в магнитном поле.
Конфигурация магнитного поля в классической открытой ловушке — это вытянутая область однородного магнитного поля с максимумами на краях, создаваемыми при помощи катушек сильного магнитного поля. Области под этими катушками принято называть магнитными пробками, а ловушку, устроенную по такому принципу — пробкотроном. В простейшем случае магнитное поле в пробкотроне создается только магнитными пробками.
 |
| Д.ф.-м.н. А.А. Иванов, к.ф.-м.н. А.В. Аникеев, д.ф.-м.н. П.А. Багрянский и лаборант В.Н. Бородкин у установки ГДЛ.
|
Концепция газодинамической ловушки (ГДЛ) родилась благодаря попытке значительно упростить физику удержания плазмы в классическом пробкотроне. Важнейшее достоинство газодинамической ловушки — простая и надежная физика продольного удержания плазмы. Чтобы получить нужное для создания реактора время удержания плазмы, достаточно увеличить поле в магнитных пробках, насколько это возможно технически, и увеличить длину ловушки до нужных размеров. Газодинамическая ловушка обладает еще одним важным достоинством, характерным для пробкотронов — возможностью удержания плазмы с очень высоким давлением, что было продемонстрировано экспериментально в ИЯФ СО РАН.
Важная проблема управляемого термоядерного синтеза на основе открытых ловушек — термоизоляция плазмы от торцовой стенки. В экспериментах на установке ГДЛ было показано, что расширяющееся магнитное поле за пробкой перед плазмоприёмником препятствует проникновению холодных электронов в ловушку и эффективно термоизолирует плазму от торцевой стенки.
В рамках экспериментальной программы ГДЛ ведется постоянная работа по повышению устойчивости плазмы, уменьшению и подавлению продольных потерь плазмы и энергии из ловушки, исследованию поведения плазмы в различных условиях работы установки. С целью дальнейшего повышения температуры электронов на установке ГДЛ с 2012 года ведутся работы по созданию системы дополнительного высокочастотного нагрева плазмы. Мощные СВЧ источники — гиротроны — создают микроволновое излучение, которое с помощью специальной системы волноводов и зеркал доставляется в плазму и, взаимодействуя с ней, нагревает электроны до рекордно высоких температур в 400 электрон-вольт (4,5 млн градусов).
Достижимость таких значений электронной температуры в ГДЛ делает реалистичным использование ГДЛ в качестве мощного нейтронного источника, т.е. термоядерного реактора с относительно низким КПД. Сегодня подобные источники нейтронов востребованы для решения одной из сложнейших проблем термоядерных исследований — поиска материалов, обладающих адекватной нейтронной стойкостью для создания первой стенки будущих реакторов. Существуют также предложения использовать нейтронные источники такого типа для дожигания радиоактивных отходов и даже для управления подкритическими реакторами деления.
Соб. инф.
Фото В. Новикова
стр. 1, 3
| 
