Исследователи из Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН подготовили эскизный проект газодинамической многопробочной ловушки (ГДМЛ). Установка поможет оценить возможности создания термоядерной системы на основе открытой магнитной ловушки и термоядерный ректор. Если термоядерную реакцию удастся воспроизвести, мы получим большое количество безопасной и доступной энергии.
«ГДМЛ поможет испытать новые технологии, перейти к стационарному режиму работы (когда реакция протекает с постоянными показателями во времени), создать установку большего масштаба и достичь параметров, которые приблизят нас к применению термоядерного синтеза в открытых ловушках», — рассказал инженер-исследователь ИЯФ СО РАН аспирант Новосибирского государственного университета Евгений Анатольевич Шмигельский.
На данном этапе создан эскизный проект установки. Начать работу она должна к 2030 году.
Установка для проведения экспериментов в области физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза
«Установка объединит лучшие наработки нашего института в области физики плазмы: нагрева с помощью атомарных инжекторов, СВЧ-нагрева, технологий сверхпроводимости, преодоления разных типов неустойчивости. Важный практический выход — возможность использовать ГДМЛ в качестве источника нейтронов. Такие устройства востребованы при уничтожении радиоактивных отходов и могут применяться для производства редких изотопов», — прокомментировал заместитель директора по научной работе ИЯФ СО РАН доктор физико-математических наук Пётр Андреевич Багрянский.
Сейчас специалисты отрабатывают технологии удержания плазмы. В частности, ее нагрев с помощью микроволнового излучения и удержание при относительно высоком давлении. В ИЯФ СО РАН эти исследования проводят на газодинамической ловушке (ГДЛ). Помимо этого, технологии отрабатывают на гофрированной ловушке — Neutral beams (ГОЛ-NB), спиральной магнитной открытой ловушке (СМОЛА) и на компактном осесимметричном тороиде (КОТ).
«Открытые ловушки хороши тем, что в них можно удерживать плазму с относительным давлением. Это значит, что давление плазмы, как газа, будет близко к давлению магнитного поля, которое этот газ должно сдерживать от поперечного расширения и не давать ему остыть на вакуумной стенке. Так можно достичь нужных целей, сэкономив на размерах установки и величине магнитного поля. На ГДЛ мы исследуем, как плазма себя ведет при высоком давлении. Это будет один из основных принципов удержания плазмы в будущей установке», — отметил Евгений Шмигельский.
Новая установка будет работать в импульсном режиме с длительностью заряда до двух секунд. Этого достаточно для проведения эксперимента. Кроме того, планируется повысить плотность удерживаемой плазмы. Магнитное поле в центре будет в пять раз сильнее, чем в существующей установке. Это поможет надежнее удерживать энергию внутри плазмы. «Сделать так, чтобы мощность не уходила из плазмы, — одна из важнейших задач физики. Увеличение магнитного поля поможет увеличить время удержания энергии», — дополнил Евгений Шмигельский.
Кроме того, ГДМЛ будет модульной. Сначала специалисты сделают центральную секцию, а в случае необходимости добавят дополнительные модули. Это преимущество будет использоваться как в научных целях, так и для инженерной проработки идеи.
Еще один плюс новой установки — сверхпроводящие катушки. Сейчас используются медные, они создают недостаточно высокое магнитное поле.
Создание установки ГДМЛ запланировано в рамках федерального проекта «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий». Федеральный проект — часть комплексной программы «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 года».
Полина Щербакова
Фото Кирилла Сергеевича
