Сегодня - 26.05.2020

Открытые магнитные системы ИЯФ СО РАН оказались перспективными для управляемого термоядерного синтеза

27 декабря 2019
 
В экспериментах на газодинамической ловушке (ГДЛ) Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН была измерена величина продольных потерь энергии из открытой ловушки. Результаты совпали с теоретическими предсказаниями и показали, что величина таких потерь может быть уменьшена до величин, необходимых для термоядерного класса.
 
Ученые ИЯФ СО РАН занимаются физическим обоснованием термоядерного реактора на основе магнитной ловушки открытого типа, который был бы способен работать с топливами, не содержащими радиоактивный тритий. Один из этапов достижения этой цели — создание в ИЯФ СО РАН инфраструктурного комплекса разработки новых технологий удержания термоядерной плазмы — ГДМЛ (газодинамической многопробочной ловушки). 
 
Один из важнейших параметров, который необходимо установить — продольные потери энергии в открытой ловушке. Именно он определяет температуру плазмы, время ее удержания и прочие важные параметры. Чтобы развивать термоядерное направление, необходимо понять, каким количеством энергии можно пожертвовать без критических потерь для других параметров.
 
«Проблема в следующем: плазма имеет температуру порядка сотен миллионов, миллиардов градусов и может контактировать со стенкой, имеющей температуру, например, 20 градусов. Поэтому со стороны этой плазмы можно ожидать огромных потерь энергии, — рассказывает заместитель директора ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Александр Александрович Иванов.— Мы сейчас занимаемся тем, что пытаемся определить, на каком расстоянии эту стенку можно поставить так, чтобы она не приводила к сильным потерям энергии. Эти работы очень важны для нашего будущего проекта установки ГДМЛ, которая будет иметь параметры, близкие к термоядерным. Мы надеемся, что данная ловушка послужит неким прототипом будущих энергетических станций».
 
Для начала теоретики института провели расчеты величины энергии, выносимой из открытой ловушки вдоль магнитного поля одной электрон-ионной парой. Было показано, что энергетические потери не должны быть велики при расположении приемника плазмы (холодной стенки, с которой контактирует плазма) на расстоянии больше критического. 
 
Затем на установке ГДЛ ИЯФ СО РАН был проведен эксперимент по измерению величины энергии, выносимой из открытой ловушки одной электрон-ионной парой. Параметры новосибирской установки (температура электронов достигает 200 эВ при инжекции атомарных пучков и до 900 эВ при использовании ЭЦР-нагрева) позволяют проводить опыты в условиях, близких к термоядерным. 
 
«Эксперименты позволили нам оптимизировать параметры положения стенки магнитного поля. Оказалось, потерю энергии из плазмы можно уменьшить до приемлемого уровня, это позволяет рассчитывать, что всё будет хорошо и при более высоких параметрах — при температурах в сотни миллионов и даже миллиарде градусов», — отмечает Александр Иванов. Инженерная простота ловушек ИЯФ позволит создать более дешевый и эффективный реактор в будущем, конечно, при условии, что будет продемонстрирована принципиальная возможность достижения необходимых параметров. 
 
«Для того чтобы сделать полноценный реактор, нам нужно повысить температуру примерно еще в десять раз. Но уже сейчас, при температуре десять миллионов градусов, мы можем говорить о создании очень мощного источника нейтронов на основе этой ловушки и уточнить все детали для будущего реактора», — отмечает ученый. 
 
Важным параметром установки ГДМЛ является так называемый коэффициент усиления — отношение мощности, которая выделяется в плазме в ходе термоядерной реакции, к отношению вводимой мощности. Необходимо продемонстрировать условия в плазме, которые должны соответствовать коэффициенту усиления 1. На сегодняшнем этапе эта величина составляет только несколько процентов от нужного числа.
 
«Проект ГДМЛ включен в большой проект развития национальных исследований в области термояда, а тот в свою очередь — в некий перспективный задел для корпорации Росатом. Сейчас национальный проект находится на рассмотрении в правительстве. И мы надеемся, что решения последуют в ближайшее время, потому что это очень важно не только для нас, но и для всей атомной промышленности России», — говорит Александр Иванов.
 
«Наука в Сибири»
 
Поделись с друзьями: 

Система Orphus