Новости науки на портале «Научная Россия»

0 комментариев 1403

На стенде инжектора нейтралов высокой энергии впервые получен пучок отрицательных ионов с энергией более 240 кэВ

В инжекторе пучок высокоэнергетичных атомов образуется за счет нейтрализации ускоренного пучка отрицательных ионов водорода

На стенде инжектора нейтралов высокой энергии Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) впервые получен пучок отрицательных ионов с энергией более 240 кэВ. В инжекторе пучок высокоэнергетичных атомов образуется за счет нейтрализации ускоренного пучка отрицательных ионов водорода. В институте построен и исследуется прототип инжектора, с помощью которого отрабатывается технология получения пучка атомов высокой энергии для нагрева плазмы в установках УТС. Результаты проведенных работ по созданию и исследованию прототипа многократно докладывались на международных конференциях по источникам ионов и мощным пучкам и опубликованы в рецензируемых журналах AIP Conference Proceedings и Review of Scientific Instruments.

Высоковольтный инжектор. Автор фото А. Санин

Высоковольтный инжектор. Автор фото А. Санин

 

Одна из задач в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу – это эффективный нагрев плазмы. Например, в строящемся международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР требуется нагреть плазму до 150 миллионов градусов. Наиболее эффективным методом нагрева является инжекция пучка быстрых атомов, который получают ускорением ионов водорода до высокой энергии с их последующей нейтрализацией и превращением в пучок быстрых атомов. В настоящее время подобная технология нагрева быстрыми пучками испытывается на нескольких крупных термоядерных установках в Европе и Японии и является наиболее перспективной для применения в термоядерной энергетике будущего.

В ИЯФ СО РАН разработан прототип мощного высоковольтного инжектора нейтрального пучка, основанный на ускорении отрицательных ионов водорода и его эффективной нейтрализации в обдирочной мишени. Пучок отрицательных ионов создается в источнике отрицательных ионов оригинальной конструкции и ускоряется в его ионно-оптической системе до энергии 120 кэВ. После прохождения вакуумной линии транспортировки пучок поступает на вход высоковольтного ускорителя. Как пояснил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН к.ф.-м.н. Андрей Санин, между ионным источником и ускорительной трубкой расположена линия транспортировки пучка низкой энергии (LEBT). «Эта линия, – отметил он, – является отличительной чертой нашего проекта. Проходя через нее, пучок ионов из источника очищается от сопутствующих частиц и потока газа перед входом в ускорительную трубку. Это снижает нагрузку на высоковольтный выпрямитель, уменьшает тепловыделение и увеличивает надёжность работы ускорительной трубки».

В 2020 г. были успешно проведены эксперименты по транспортировке через LEBT пучка с током 0.65 А и энергией 85 кэВ и его доускорению в ускорительной трубке до энергии 242 кэВ.

«Увеличение энергии ускоренного пучка, – прокомментировал Андрей Санин, – проходит по мере ввода в эксплуатацию секций высоковольтного выпрямителя, питающего ускорительную трубку. В этом году мы включили первую секцию выпрямителя с выходным напряжением до 180 кВ. При этом типичная длительность пучка в первых тестовых экспериментах составляла 2.5 секунд. В следующем году мы планируем увеличить энергию ускоренного пучка до 330 кэВ, повысить длительность импульса и ток ускоренных отрицательных ионов».

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой ИЯФ СО РАН

ИТЭР ИЯФ СО РАН инжектор термоядерный синтез

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.