В последнее время чаще всего Институт ядерной физики СО РАН светится в новостях в связи с проектом строительства Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ). И это вполне естественно, научных объектов такого масштаба в постсоветский период фактически не возводилось (ближайший пример - Национальный гелиогеофизический комплекс РАН – уступает СКИФ и по цене, и по ожидаемым результатам). Но ИЯФ не зря считается одним из крупнейших научных институтов страны. И его ученые реализуют еще ряд, пусть и не столь масштабных, но крайне важных и перспективных научных проектов.
Некоторые из них были представлены журналистам во время недавнего пресс-тура по производственной площадке и лабораториям института. В их числе – новая установка ГОЛ-NB, предназначенная для изучения физики плазмы.
Участникам пресс-тура напомнили, что поиск способов получения энергии из термоядерной реакции вот уже полвека остается одной из главных целей физиков-ядерщиков всего мира. «Магистральным направлением» в этой области остаются эксперименты с токамаками, тороидальными установками для магнитного удержания плазмы, изобретенными, кстати, в СССР. Самый мощный сейчас строится во Франции и к 2035 году он должен выйти на проектную мощность.
«Токамаки не являются единственным способом решения задачи термоядерной реакции, есть более трех десятков различных подходов, и один из них применяется в устройстве, которое мы вам сегодня демонстрируем», - подчеркнул старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, к.ф.-м.н. Владимир Поступаев.
Речь о гофрированной открытой ловушке ГОЛ-NB, работы над которой начались в Институте после 2014 года, благодаря получению гранта на такие исследования. Эта установка объединяет центральную газодинамическую ловушку и секции с многопробочным магнитным полем, уменьшающие потери плазмы.
Как известно, плазма представляет собой нагретое до очень высокой температуры вещество, в данном случае – водород. Под температурным воздействием молекулы водорода распадаются на «элементарные кирпичики» - протоны, электроны и нейтроны. И поскольку эти частицы имеют заряд, они могут удерживаться в магнитном поле, которое и используют в большинстве установок по удержанию плазмы. Но магнитное поле, удерживая частицы, замедляет их и тем самым стабилизирует их температуру.
«Но каким-то образом плазму надо удержать в магнитном поле, оставив её достаточно горячей для осуществления термоядерной реакции. Для этого мы и создали нашу новую установку», – рассказал Владимир Поступаев.
Путь, который ученые выбрали для решения этой нетривиальной задачи, отражен словом «гофрированнный» в названии установки. Как известно еще из школьного курса физики, силовые линии магнитного поля являются прямыми. А в этой установке параметры магнитного поля меняются, и линии, вдоль которых концентрируется плазма, напонимают трубу переменного диаметра (гофру).
По мнению ученых, это должно уменьшить потери плазмы. Но пока это лишь результат вычислений в рамках теоретических моделей. На практике никому еще не удалось подтвердить или опровергнуть данную теорию. И новосибирские физики вполне могут оказаться в числе первопроходцев.
«Созданная нами установка является первой и пока единственной в своём роде системой, при помощи которой мы надеемся получить необходимые практические результаты», – подчеркнул Владимир Поступаев.
В Институте подчеркивают, это исключительно научный объект, и никто не может сейчас даже предполагать, дадут ли в перспективе проводимые на нем эксперименты какую-то коммерческую прибыль или очевидный прикладной результат. Задача, которая стоит перед исследователями при работе с установкой: точно попасть в область определённых параметров: температуры (от 300 тысяч до 2 миллионов градусов) и концентрации частиц в плазме (3х1019 частиц в кубометре). Достигнув требуемых параметров, ученые планируют получить тот самый эффект, который предсказывает теория. И в этом случае, человечество станет на один шаг ближе к управляемой термоядерной реакции.
Помимо ГОЛ-NB, участникам пресс-тура представили и другие проекты ученых Института ядерной физики: высоковольтный инжектор с энергией до 1 миллиона электронвольт, предназначенный для нагрева плазмы в термоядерных установках и участие в международном исследовательском проекте по измерению аномального магнитного момента мюона.
Сергей Исаев
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии