Сотрудники ИЯФ СО РАН монтируют уникальное...

Сотрудники ИЯФ СО РАН монтируют уникальное оборудование в экспериментальном зале установки С2-У компании Tri Alphа Energy в Калифорнии, США

Коллектив Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН разработал и изготовил генераторы мощных пучков частиц нового поколения для экспериментов с термоядерной плазмой. Разработка новосибирских ученых была успешно использована в экспериментах на плазменной установке С2-У американской компании Tri Alphа Energy (TAE), в ходе которых были получены впечатляющие результаты по удержанию плазмы с температурой в 10 миллионов градусов.

В настоящее время наиболее изученной термоядерной системой является токамак — тороидальная установка для магнитного удержания плазмы, имеющая вид кольца. В токамаках достигнуты параметры плазмы, наиболее близкие к реакторным значениям. Этот подход лежит в основе создаваемого в настоящее время экспериментального термоядерного реактора ИТЭР, в работах над которым активное участие принимают российские ученые, в том числе — из новосибирского Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.

Частная калифорнийская компания Tri Alphа Energy разрабатывает собственный оригинальный тип установки, в которой для удержания плазмы используется конфигурация с обращенным магнитным полем (Field Reversed Configuration, FRC). Такой подход позволяет совместить преимущества так называемых линейных магнитных ловушек и токамаков. Ожидается, что в этой конструкции удастся реализовать экологически чистую безнейтронную термоядерную реакцию синтеза ядра протона и изотопа бора с образованием трех альфа-частиц. Во время недавних экспериментов, проведенных на исследовательской установке C2-У, произошел впечатляющий прорыв: удалось получить режим устойчивого поддержания горячей плазмы (Phys. Plasmas 22, 056110 (2015)).

В ходе экспериментов плазма стабилизировалась ионами, создаваемыми в ней мощными пучками атомарного водорода. Источником атомарных пучков стали уникальные генераторы, разработанные и изготовленные в рамках контракта с компанией Tri Alphа Energy в новосибирском ИЯФ СО РАН под руководством заместителя директора института, доктора физико-математических наук Александра Александровича Иванова. Важно отметить, что разработка новосибирских физиков подтвердила отсутствие принципиальных ограничений по дальнейшему увеличению параметров генераторов пучков для перехода в стационарный режим работы, который требуется для термоядерного реактора.

ИЯФ СО РАН является мировым лидером по разработке и изготовлению генераторов атомарных пучков для термоядерных исследований. Институт поставляет их не только компании Tri Alphа Energy, но и в ведущие исследовательские центры России, Германии, Швейцарии, США и в другие страны. Такие пучки используются в большинстве проектов термоядерных установок будущего.

Сотрудничество ИЯФ СО РАН с TAE не ограничивается поставкой исследовательского оборудования по коммерческим контрактам. Институт является ведущим научным центром в области разработки линейных термоядерных систем, имеющих много общего с развиваемой ТАЕ концепцией. Сотрудники ИЯФ СО РАН активно участвуют в экспериментах, проводимых на установке C2-У, а американские физики — в совместных исследованиях на открытых магнитных ловушках в Новосибирске.

В основе успешной разработки ИЯФ СО РАН для TAE лежат опыт и знания, полученные в ходе исследований на уникальных научных установках института — открытых ловушках ГОЛ-3 и ГДЛ. В последние годы здесь был совершен прорыв к термоядерным параметрам плазмы. В развитие этого направления в институте разработан собственный, альтернативный токамаку, проект многопробочной газодинамической ловушки — ГДМЛ, который в случае успешной реализации, позволит создать конкурентоспособный термоядерный реактор на основе дейтерий-тритиевой и дейтерий-дейтериевой реакции.