В Институте ядерной физики СО РАН проходит международное совещание по физике токамаков

С 21 по 25 июня в Институте ядерной физики СО РАН проходит 30-е международное совещание по физике токамаков (ITPA). Мероприятия этой серии проводятся коллаборацией ИТЭР (ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor) дважды в год – во Франции, где сооружается установка, и в одной из стран-участниц проекта. Это шестое подобное совещание в России, но в Новосибирске оно проходит впервые.

Для нашей страны участие в подобных масштабных проектах – дело весьма выгодное. Российский вклад в коллаборацию составляет около 9 % стоимости проекта, взамен наши ученые получают право свободного доступа ко всем результатам работ коллаборации. А учитывая, что ИТЭР – это принципиально новая платформа технологий, результаты ожидаются очень ценные. Как отметил директор российского Агентства ИТЭР Анатолий Красильников:

– Сегодняшнее поколение физиков, инженеров ждет, когда проект заработает и термоядерные реакции, которые сейчас происходят только на звездах, будут запущены и на Земле.

В рамках своего вклада наша страна, помимо финансового взноса, должна изготовить 25 систем для будущей установки. В частности, ИЯФ СО РАН разрабатывает и изготавливает для проекта ИТЭР элементы трех диагностик (диверторный монитор нейтронных потоков, вертикальная нейтронная камера, анализатор нейтральных атомов), 4 портплага (то есть устройства для нейтронной защиты и размещения диагностик). Кроме того, институт участвует в разработке систем электроники.

Макет диверторного монитора нейтронных потоков, изготовленного в ИЯФ для проекта ИТЭР В своем выступлении директор института, член-корреспондент РАН Павел Логачёв рассказал о главных результатах работы коллектива ИЯФ в этом направлении.

Во-первых, методы изучения воздействия мощных потоков энергии от термоядерной плазмы на тугоплавкую поверхность реактора основаны на использовании ускорительного комплекса ВЭПП-4. Он производит синхротронное излучение в виде коротких интенсивных сгустков, позволяющих изучать быстро протекающие процессы разрушения стенки реактора под воздействием мощных потоков плазмы.

Второй важный результат – очень мощные источники атомарных пучков водорода (в этой области ИЯФ является мировым лидером). Фактически, создается водородный ветер, дующий со скоростью 14-15 км/сек и несущий в себе постоянную огромную мощность до 10 мегаватт, используемую для нагрева плазмы.

А недавно впервые в мире в стенах института были созданы аналогово-цифровые преобразователи, позволяющие измерять параметры плазмы в термоядерном реакторе. Благодаря своим уникальными параметрам и точности измерения, они включены в каталог ИТЭР радиоэлектронной аппаратуры, рекомендованной к применению в реакторе.

Высоко оценил результаты работы новосибирских физиков и другой участник совещания, руководитель диагностического департамента ИТЭР Майкл Уолш.

Он также коснулся тех задач, которые сегодня должны решать научные коллективы, входящие в коллаборацию:

– В ходе проведения экспериментов с плазмой диагностическим системам установки требуется получить огромный массив данных.

Но поскольку температура плазмы достигнет колоссальных величин, исследователям приходится сталкиваться с проблемой: вариантов измерений будет намного меньше, чем параметров, которые нужно замерить. Поэтому в установке будут использоваться самые разные подходы.

ИТЭР будет представлять собой сложную систему, состоящую из абсолютно различных элементов, каждый из которых восходит к каким-то своим технологиям. И одновременно диагностики относятся к тому компоненту, который всю эту систему должен объединять.

Глава ITPA, профессор Ясунори Кавано привел примеры некоторых отдельных задач, которые обсуждались на совещании Глава ITPA, профессор Ясунори Кавано привел примеры некоторых отдельных задач, которые обсуждались на совещании. Один из элементов диагностических систем установки  – зеркала, которые будут обращены к плазме, чья температура может достигать сотен миллионов градусов. И в таких условиях необходимо обеспечить защиту поверхности зеркал от загрязнений и разрушения. Другой важный вопрос – разработка систем управления плазмой в токамаке, поскольку для получения результатов она должна обладать конкретными, очень чёткими параметрами.

Вообще, вопросам надежности и безопасности узлов установки в коллаборации уделяют повышенное внимание. С одной стороны, большую часть узлов после запуска заменить или ремонтировать будет просто невозможно. А с другой – законодательство Евросоюза и условия участия в ИТЭР требуют гарантировать безопасность проекта для населения и окружающей среды.

Впрочем, сотрудники ИЯФ не видят в соблюдении таких жестких требований особой проблемы, скорее рассматривают их как полезный опыт, который пригодится в последующих международных контрактах. И эта уверенность подкрепляется результатами: на сегодня институт, да и российская сторон в целом еще ни разу не выбились из графика.

И это одно из оснований для оптимистичного заявления Майкла Уолша:

– У нас есть уверенность, что по критическим системам к 2025 году мы будем обладать достаточным уровнем научного и технологического развития, который позволит нам абсолютно точно получить первую плазму.

Георгий Батухтин