«Наука в Сибири» ПОИСК НОВЫХ РЕШЕНИЙПо направлению «Физика высокотемпературной плазмы» за последние пять лет в Институте ядерной физики были проведены интересные эксперименты и получены важные результаты. А.А. Иванов, д.ф.-м.н., заместитель директора ИЯФ
По исследованиям на газодинамической ловушке (ГДЛ), наиболее значимый результат — получение плазмы предельно большого давления. Оно сейчас достигает примерно 60 % от давления, удерживающего плазму магнитного поля, что достигнуто впервые в мире на установках с осесимметричной конфигурацией. Это достижение стало возможным в результате существенной модернизации, а лучше сказать, создания новой системы инжекции атомарных пучков на установке. Сделано это было усилиями большого коллектива специалистов, создававших новые ионные источники, принципиально отличные от использовавшихся ранее, системы электропитания и управления. Это наш общий большой успех на пути создания нейтронного генератора на основе ГДЛ и вклад в физику высокотемпературной плазмы вообще. Еще один очень важный результат, полученный на установке ГДЛ после модернизации инжекционной системы — это повышение температуры электронов в ловушке до величины, превышающей 200 эВ. Значение этого достижения трудно переоценить. Многие годы считалось, что открытые ловушки, которыми мы занимаемся, в силу своей специфики обречены иметь очень низкую температуру плазмы. Основной аргумент, которым пользуются наши оппоненты: плазма находится в контакте с материальной стенкой и, соответственно, должна сильно охлаждаться. На самом деле простые рассуждения показывают, что поток тепла на стенку вдоль магнитного поля может быть сильно подавлен, что подтверждается многочисленными экспериментами при более низких температурах. Наш эксперимент также показал ошибочность такого представления и подтвердил большие термоядерные перспективы открытых ловушек. Фактически в текущем эксперименте достигнута температура плазмы, которую предполагалось достичь в установке гораздо большего масштаба — водородном прототипе нейтронного генератора. Много лет назад эта установка была спроектирована, и даже начато ее строительство, которое так и не завершилось в результате известных событий в стране в Значимые эксперименты были также поставлены на многопробочной ловушке
На установке Сейчас мы рассматриваем возможность сооружения в здании ДОЛ установки почти реакторного масштаба: длиной около 60 метров, в которой параметры плазмы будут фактически такими, которые потребуются для термоядерного реактора. Плазма там будет не тритий-дейтериевая, которая испускает нейтроны, поэтому это не будет представлять опасности для окружающих. На этой установке предполагается использовать все знания и достижения, полученные как на Кроме этих работ, плазменные лаборатории ИЯФа активно занимаются контрактной деятельностью, и здесь уже существует даже своя история, которая началась для нас в 1992 году. Тяжелое это было время, когда институт был вынужден зарабатывать самостоятельно деньги, чтобы платить зарплату сотрудникам. В это самое время в ИЯФ приехал доктор Б. Швеер из Института плазмы в Юлихе (Германия). Он предложил нашей лаборатории первый контракт, с которого и началось как наше дальнейшее многолетнее сотрудничество, так и зарубежные контракты плазменных лабораторий вообще. В Юлихе для диагностики плазмы в токамаке TEXTOR нужен был пучок, по длительности многократно превышающий те, которые мы в то время получали в институте. Несмотря на все сложности поставленной задачи, мы взялись сделать концептуальную проработку конструкции этого инжектора, и примерно через три-четыре месяца проект был готов. В научном плане было все понятно, но не было соответствующих технологий, возникало много чисто организационных проблем. Работа по нашему первому контракту продолжалась около двух лет, участие в ней принимала практически вся лаборатория 9, очень хорошо выполнило заказы Экспериментальное производство, в общем, свои обязательства мы успешно выполнили. После этого удачного опыта появилась уверенность в своих силах, и сейчас у нас выполняются контрактные работы мирового уровня. Достаточно сказать, что в последние пять лет большинство инжекторов атомарных пучков, которые были заказаны плазменными лабораториями во всем мире, были сделаны в нашем институте. Этот опыт не только позволил внести существенный вклад в улучшение финансового положения института и, конечно, плазменных лабораторий, но и создать довольно многочисленную группу людей, которые успешно совмещают научную работу с контрактной деятельностью. Это, разумеется, очень и очень непросто. Если обычно можно себе позволить какие-то поблажки, оставить что-то на потом, допустить задержки, то при выполнении контрактных работ нужно точно соблюсти указанные параметры и продемонстрировать их вовремя все в совокупности, все должно работать безукоризненно. Мы научились это делать, и этот опыт неоценим. Теперь мы даже можем себе позволить заключать контракты с крупными коммерческими фирмами, что еще неизмеримо сложнее. Примером может служить контракт, заключенный с фирмой «Шлюмберже» в начале 2009 года. Сейчас уже спроектировано необходимое оборудование, изготовлены прототипы и проведены некоторые испытания. Нет никаких сомнений в том, что этот контракт будет успешно выполнен. За последние годы несколько работ, выполненных по направлению «Физика высокотемпературной термоядерной плазмы», были отмечены наградами высокого уровня. Это группа молодых ученых, которые получили очень престижную премию «Энергия молодости-2009» — В. В. Приходько, Р. В. Воскобойников, А. В. Сорокин, И. В. Тимофеев, Ю. А. Трунев. Лауреатами конкурса Совета по грантам Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых — докторов и кандидатов наук — в прошлом году стали К. В. Лотов и С. С. Попов. Эти награды еще раз подтвердили, что и в институте, и в плазменных лабораториях выросло новое поколение молодых физиков, которые демонстрируют высокий профессионализм и глубокое понимание предмета исследований. Поиск новых источников энергии — одна из важнейших задач, которую уже сейчас вынуждено решать человечество, и термоядерная энергия — один из перспективных путей решения этой проблемы. Активно ведутся работы по созданию на базе токамака термоядерного экспериментального реактора — ИТЭР. Это международный проект, цель которого — продемонстрировать физическое горение плазмы. Что будет построено в качестве первой термоядерной электростанции, пока сказать сложно. Мы считаем, что реакторы, созданные на основе установок типа ГДЛ или Чтобы в следующие двадцать лет получать действительно значимые результаты, в институте необходимо строительство новой плазменной установки следующего поколения, иначе ИЯФ рискует очень быстро оказаться на обочине основного направления физики высокотемпературной плазмы. В разработке этого проекта должны принять участие в первую очередь молодые физики нашего сообщества. Это будет установка на пределе наших технических возможностей, которые мы совершенствовали, в том числе выполняя контрактные работы для зарубежных лабораторий. Решить проблему финансирования этого строительства непросто, но энтузиазм, с которым идет обсуждение нового проекта, не оставляет выбора. Несмотря на все сложности сегодняшней жизни, поиск новых решений продолжается. стр. 7 |