Материалы портала «Научная Россия»

Как физики плазму разогревали

Как физики плазму разогревали
В Новосибирском Институте ядерной физики СО РАН была достигнута рекордная температура плазмы в 4,5 млн. градусов

В Новосибирском Институте ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН  сделан еще один шаг к созданию термоядерной энергетики. В ноябре 2013 года на установке ГДЛ была достигнута электронная температура в 400 электрон-вольт (4,5 млн. градусов) – рекордная величина для квазистационарных магнитных ловушек открытого типа, которой и является ГДЛ. 

 

 

Работает 27 лет

Установка Газодинамическая Ловушка (ГДЛ) была создана в ИЯФ СО РАН в 1986 году. Она относится к классу открытых ловушек и служит для удержания плазмы в магнитном поле. За прошедшие годы ГДЛ неоднократно модернизировалась, и сейчас является одной из наиболее эффективных установок своего типа в мире. Важнейшие достоинства газодинамической ловушки – простая и надежная физика продольного удержания плазмы, а также возможность удерживать плазму с очень высоким давлением, что было подтверждено экспериментами ученых ИЯФ СО РАН.


В рамках экспериментальной программы ГДЛ ученые ведут работу по повышению устойчивости плазмы, уменьшению и подавлению ее продольных потерь и энергии из ловушки, а также исследуют поведение плазмы в различных условиях работы установки.
Важная проблема управляемого термоядерного синтеза на основе открытых ловушек – термоизоляция плазмы от торцевой стенки. В экспериментах на установке ГДЛ ученые Института ядерной физики показали, что расширяющееся магнитное поле за пробкой перед плазмоприемником препятствует проникновению холодных электронов в ловушку и эффективно термоизолирует плазму от торцевой стенки. 

Температура – 4,5 млн. градусов 

Чтобы повысить температуру электронов на ГДЛ, в 2012 году в ИЯФе начали создавать систему 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). Полученный результат подтверждает возможность создания нейтронных генераторов и реакторов ядерного синтеза на базе открытых ловушек, простейших с инженерной точки зрения.
- При такой температуре плазмы, которая была достигнута, мы можем говорить о приближении к созданию очень мощного электронного генератора, который по своим параметрам будет фактически эквивалентен ИТЭРу – большому токамаку, который сейчас строится в Кадараше (Франция), - утверждает д.ф.-м.н., заместитель директора ИЯФ СО РАН Александр Александрович Иванов. – Сейчас это не под силу практически ни одной другой установке в мире, и предстоит очень большая работа, до того как создать реально действующий генератор.
Сегодня подобные источники нейтронов нужны, чтобы решить одну из сложнейших проблем термоядерных исследований: необходимо найти материалы, обладающие адекватной нейтронной стойкостью для создания первой стенки будущих реакторов. Но это не единственное применение таких установок.

И отходы уничтожим, и реактор запустим

- Одно из самых перспективных применений гибридных реакторов всех типов – это сжигание радиоактивных отходов, - рассказал к.ф.-м.н., старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Андрей Витальевич Аникеев. – Гибридный реактор может использовать отработанное ядерное топливо тепловых реакторов – плутоний, минорные актиниды, и сжигать их до радиоактивных остатков, имеющих короткий срок жизни. Минорные актиниды имеют очень длинный период полураспада – тысячи лет, и захоронение таких отходов сейчас не представляется возможным. Это важная проблема мирового масштаба, и трансмутация минорных актинидов в какие-то короткоживущие вещества со сроком полураспада в сотни лет, является решением проблемы.
Результат, достигнутый в ГДЛ, доказал – газодинамическую ловушку можно использовать в качестве мощного нейтронного источника, то есть термоядерного реактора с относительно низким КПД. Д.ф.-м.н., заведующий научно-исследовательской лабораторией ИЯФ СО РАН Петр Андреевич Багрянский подчеркнул, что у института есть не только сверхсовременное оборудование, но и хорошая система передачи знаний молодому поколению ученых. Ждем дальнейшего развития исследований.

высокочастотный нагрев плазмы газодинамическая ловушка институт ядерной физики им будкера со ран сибирское отделение ран электронная температура в 400 электрон-вольт

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий