На сайте Атомная энергия 2.0 размещена интересная публикация "ИЯФ СО РАН смог увеличить в 1,5 раза плотность плазмы и замедлить в 10 раз её истечение в термоядерной установке СМОЛА".

Исследования в области управляемого термоядерного синтеза проводятся на экспериментальных установках, в основе которых лежат различные системы магнитного удержания. Цель у них одна – добиться нужных для термоядерного синтеза температуры, плотности и времени удержания плазмы.

В Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) проводят исследования на нескольких экспериментальных установках открытого типа, одна из которых – открытая ловушка со спиральным магнитным удержанием СМОЛА. На ней специалисты ИЯФ СО РАН улучшили параметры удержания плазмы, снизив поток истечения вещества в десять раз, а также повысили плотность плазмы в 1,5 раза.

Один из наиболее известных международных проектов экспериментальных термоядерных ректоров – ИТЭР (ITER, Международный экспериментальный термоядерный реактор, Франция), основан на магнитной ловушке замкнутого типа – токамаке. Установки термоядерного синтеза могут быть основаны и на других типах замкнутых и открытых магнитных ловушек.

Одно из преимуществ открытых систем в том, что на них, в отличие от токамаков, можно достичь высокого параметра отношения давления плазмы к давлению магнитного поля (β). Специалисты ИЯФ СО РАН уже смогли достичь параметра β, равного 0,6 и теперь стремятся добраться до единицы. Но простые по геометрии открытые магнитные ловушки, похожие на бутылку с двумя горлышками, предполагают сильное истечение вещества в концевых отверстиях. Для решения задачи подавления продольных потерь ведущий научный сотрудник ИЯФ СО РАН А. Д. Беклемишев разработал новую теорию, в которой описывается удержание плазмы при помощи магнитного поля с винтовой симметрией. Для проверки этой теории в ИЯФ СО РАН была разработана и построена экспериментальная установка СМОЛА (Спиральная магнитная открытая ловушка).

Недавние эксперименты на установке СМОЛА подтвердили теоретические работы. В сильном винтовом магнитном поле специалисты снизили поток вытекающей плазмы настолько, что уже не могли его зарегистрировать. Повысить качество экспериментов удалось благодаря модификации источника плазмы в установке и точному подбору всех необходимых параметров, таких как конфигурация магнитного поля, подаваемое напряжение, давление и др.

Благодаря полученным результатам ученые смогли двинуться дальше в изучении управляемого термоядерного синтеза. Так, например, при термоядерных параметрах плазмы для ее эффективного удержания в многопробочной ловушке необходимо, чтобы ионы сталкивались и рассеивались чаще. Но при полезных термоядерных параметрах этого как раз не происходит – ион рассеивается на других ионах слишком редко и может пролететь ловушку насквозь, тогда даже винтовое поле не затянет его обратно.

Все подробности можно прочитать в статье, которая, к сожалению, не находится в открытом доступе:

A.V.Sudnikov et al. Helical magnetic mirror performance at up- and downstream directions of the axial force. Journal of Plasma Physics , Vol. 88(2022), 905880609. DOI: 10.1017/S0022377822001167.