Сотрудникам Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН удалось получить рекордную для квазистационарных магнитных ловушек открытого типа температуру: 400 электрон-вольт (или 4,5 миллиона градусов). Результат был достигнут на установке, которая называется газодинамическая ловушка (ГДЛ) и используется для удержания раскаленной плазмы в магнитном поле.
«Для того, чтобы термоядерный синтез имел положительных выход, нужно сделать несколько вещей. Во-первых, иметь температуру сливающихся ядер для легких изотопов — водорода, дейтерия и трития — около 100 миллионов градусов, и, во-вторых, нужно уметь удерживать такую плазму, которая состоит из ионов и электронной компоненты, в течение примерно секунды, — поясняет доктор физико-математических наук Петр Андреевич Багрянский. По словам ученого, с первым у них проблем нет: частицы с нужной энергией получаются с помощью системы атомарной инжекции. Однако главный вопрос заключался именно во времени удержания. «Оно очень сильно зависит от электронной температуры, которую нужно иметь наиболее высокую», — говорит физик.
Специалистам ИЯФ СО РАН удалось достичь хороших показателей и, таким образом, получить достаточную временную протяженность по отношению к главной компоненте, которая участвует в реакциях синтеза. «Это около десятка миллисекунд, но этого хватает, чтобы система могла быть использована как источник для управления гибридными реакторами», — отмечает Петр Багрянский. Для того, чтобы нагреть электронную компоненту, ученые ИЯФ СО РАН использовали разработку Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород) — мощный источник микроволнового излучения.
«Ближайшие перспективы таковы: достигнув такой температуры, мы можем говорить о сооружении очень мощного электронного генератора, который по своим параметрам фактически будет эквивалентен ITER — большому токамаку», — говорит заместитель директора ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Александр Александрович Иванов.
«В каждой стране-участнице ITER имеются свои термоядерные проекты, — комментирует заместитель директора ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Александр Владимирович Бурдаков. В том числе и альтернативные установки, нацеленные на решение этой же проблемы. В нашем институте развивается направление открытых ловушек. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с токамаком: простота конструкции, снятие некоторых ограничений, достижение высокого давления плазмы. Однако при этом она фактически упирается прямо в стенки, и долгое время никто не верил, что в таких системах можно действительно получить высокие температуры. Нам удается найти режимы, при которых означенный контакт очень слаб».
ГДЛ может использоваться в качестве нейтронного источника, то есть термоядерного реактора с относительно низким КПД. Еще одно перспективное применение — утилизация радиоактивных отходов. «Дело в том, что такая система может работать, используя отработанное ядерное топливо — плутоний, минорные актиниды (они имеют очень долгий период полураспада) — собственно, дожигать их до остатков, которые имеют короткое время жизни», — объясняет кандидат физико-математических наук Андрей Витальевич Аникеев.
В планах научно-исследовательской группы — переоборудование установки и подключение второго источника СВЧ-излучения. «Если время удержания не ухудшится (но этого не должно произойти), мы думаем увеличить температуру еще раза в полтора», — говорит Александр Иванов.
Фото: Ю.Позднякова
