НОВОСИБИРСК, 25 декабря. /ТАСС/. Российские ученые из Института ядерной физики СО РАН кардинально повысили эффективность удержания плазмы на установке СМОЛА с помощью винтового магнитного поля. Полученные данные позволят ученым двигаться дальше в изучении управляемого термоядерного синтеза, сообщили ТАСС в пресс-службе ИЯФ СО РАН.
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.
«Ученые Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) улучшили удержание плазмы в установке СМОЛА (спиральная магнитная открытая ловушка). В результате совмещения пробочных систем плотность удерживаемой плазмы выросла в три раза», — сообщили в пресс-службе.
В экспериментах по термоядерному синтезу нужно поддерживать определенные характеристики плазмы, такие как плотность и температура. На СМОЛе физикам удалось сократить продольные потери частиц в пять раз благодаря комбинации из разных типов магнитных пробок — областей с высоким магнитным полем. Ученые подобрали такую конфигурацию магнитных полей, при которой потери частиц из области удержания уменьшились.
«СМОЛА — это маленький стенд для проверки идей удержания плазмы. Винтовое удержание как таковое — это подвид многопробочного удержания, его мы рассматриваем как способ подавления продольных потерь в открытой ловушке. Наши решения потом можно будет применить на большой установке, где уже будут серьезные параметры», — цитирует пресс-служба старшего научного сотрудника ИЯФ СО РАН Антона Судникова.
Ученые проверили, как будет себя вести многопробочная винтовая секция, если к ней добавить области с более сильным магнитным полем. Получилось, что каждая из систем для улучшения удержания подавляет поток плазмы, друг другу они не мешают и суммарно дают эффективность, которая выше каждой отдельной. Таким образом продольные потери частиц плазмы уменьшились в пять раз, при этом плотность самой плазмы возросла в три раза.
В дальнейшем физики планируют получить в открытой ловушке плазму, похожую с точки зрения «столкновительности» на плазму в ГДМЛ (газодинамическая многопробочная ловушка). Газодинамическая ловушка — установка, удерживающая плазму в магнитном поле и позволяющая создавать оптимальную термоядерную реакцию. Предполагается, что работы на установке помогут в создании термоядерного реактора. Целью физиков является такая плазма, в которой ионы сильно разогреты и сталкиваются достаточно редко за счет высокой температуры. Эти параметры интересны для будущих экспериментов. На СМОЛе будет установлен источник переменной ВЧ-волны, который может нагревать ионы в плазме отдельно от электронов в ней же. Ожидаемая температура ионов в таком случае достигает 500 тыс. градусов по Цельсию, или 50 электронвольт. На данный момент ионная составляющая плазмы на установке СМОЛА имеет температуру около 70 тыс. градусов (а электроны — 30 тыс. градусов). «Ионы будут сталкиваться с точки зрения физики так же редко, как они бы сталкивались в ГДМЛ», — пояснил Судников.
