Физики Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) создали прототип атомарного инжектора — устройства, необходимого для диагностики и нагрева плазмы — для будущего отечественного термоядерного реактора.
Инжекторы частиц требуются для диагностики и нагрева плазмы до термоядерных температур (около 200 млн градусов) в установках с магнитным удержанием, таких как токамаки. В настоящее время они активно разрабатываются в ведущих исследовательских центрах Германии, Великобритании, Италии, Франции, Японии, Китая, Кореи и России в рамках национальных и международных проектов.
«ИЯФ СО РАН в рамках федерального проекта “Технологии термоядерной энергетики” национального проекта технологического лидерства “Новые атомные и энергетические технологии” участвует в разработке нового российского токамака с реакторными технологиями (ТРТ). В ИЯФ СО РАН был создан прототип инжектора высокоэнергетических частиц, использующего пучок отрицательных ионов водорода с энергией 400 кэВ и током более 1 ампер», — сообщили в пресс-службе.
В институте отметили, что полученные на прототипе параметры подтверждают эффективность разработанных специалистами ИЯФ СО РАН технологий. Примененные и протестированные решения в будущем планируется использовать в конструкции инжекторов для создаваемого российского токамака. Указано, что учреждение имеет опыт создания инжекторов, которые уже широко применяются как в РФ, так и за границей.
«Отличительной особенностью конструкции нашего инжектора является отделение ионного источника от ускорителя переходной областью с интенсивной откачкой, что позволяет очистить пучок от паразитных примесей — электронов, атомов обдирки, потоков цезия. Такая конструкция существенно повышает высоковольтную прочность и надежность инжектора, усиливает откачку ионного источника и ускорителя», — приводит пресс-служба слова заведующего лабораторией ИЯФ СО РАН Игоря Шиховцева.
О токамаке
Токамак с реакторными технологиями разрабатывается как полномасштабный прототип будущего термоядерного реактора или источника нейтронов. Установка будет возведена на площадке АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» (предприятие научного дивизиона Росатома). Она предназначена для исследования поведения плазмы в квазистационарных режимах, близких к зажиганию, изучения и отработки различных методов дополнительного нагрева плазмы, топливообеспечения, бланкетных технологий, разработки новых диагностик, функционирующих в больших нейтронных потоках, освоения тритиевой технологии. Как уточнили в институте, для проектируемого токамака будут необходимы пучки атомов дейтерия с энергией 500 кэВ и мощностью более 20 мегаватт в импульсах длительностью 100 с.
«Инжекторы ИЯФ СО РАН отличаются от мировых аналогов, которые будут использоваться в международном токамаке ИТЭР и японском токамаке JT 60, не только конструкцией, — добавил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН кандидат физико-математических наук Олег Сотников. — Для повышения высоковольтной прочности источника ионов в российском инжекторе внедрена система охлаждения электродов с помощью прокачки горячего теплоносителя, что позволяет поддерживать температуру электродов на необходимом уровне и предотвращает их загрязнение примесями из плазмы.»
Фото: hi-tech.mail.ru