В России запущен инжектор для нагрева термоядерной плазмы

В Институте ядерной физики (ИЯФ) им. Г. И. Будкера СО РАН произведен физический пуск мощного высоковольтного инжектора пучка атомов водорода с проектной энергией частиц до миллиона электронвольт для нагрева термоядерной плазмы, сообщает пресс-служба института. Пучок атомов образуется в инжекторе за счет нейтрализации ускоренного до нужной энергии пучка отрицательных ионов водорода.

Инжектор стал первой реализованной системой такой мощности в мире. Для осуществления термоядерной реакции необходимо нагреть водородную плазму до температуры в сотни миллионов градусов. Наиболее эффективный метод нагрева — инжекция пучка быстрых атомов. Подобная технология сейчас испытывается на нескольких крупных термоядерных установках в Европе и Японии и считается наиболее перспективной для применения в термоядерной энергетике будущего.

«На данный момент на относительно небольших токамаках немецкого и английского производства используются инжекторы атомов с энергией частиц 60–90 тысяч электрон-вольт, которые получают за счет ускорения положительных ионов. Для нагрева плазмы в больших установках нового поколения типа JT-60SA, ИТЕР, ДЕМО или Norman необходимы инжекторы с энергией частиц 500–1000 килоэлектронвольт, разработка которых ведется в нескольких крупнейших лабораториях мира. В высоковольтном инжекторе необходимо получать и ускорять отрицательные ионы водорода, которые легко теряют лишний электрон и превращаются в быстрые атомы с приемлемой для термоядерного реактора эффективностью — до 85–95 процентов, — сообщил главный научный сотрудник ИЯФ доктор физико-математических наук Юрий Бельченко.

В ИЯФ пояснили, что эта экспериментальная установка была разработана и изготовлена по заказу американской компании ТАЕ Technologies, которая занимается созданием безнейтронного термоядерного реактора. С помощью этого инжектора ученые планируют отработать технологию нагрева плазмы в реакторе ТАЕ Technologies.

«Ранее в ИЯФ был разработан и испытан прототип подобного инжектора, который хорошо зарекомендовал себя на стендовых испытаниях. Был получен интенсивный пучок отрицательных ионов с энергией 117 килоэлектронвольт. Были также проведены эксперименты по транспортировке пучка в реактор. Теперь начинается систематическая работа на инжекторе с существенно большей энергией частиц. На сегодняшний день в мире не существует инжекторов для нагрева плазмы с подобными характеристиками», — отметил Юрий Бельченко.

Институт ядерной физики им. Г. И. Будкера создан в соответствии с постановлением Совета Министров СССР в 1958 году на базе руководимой Гершем Будкером лаборатории новых методов ускорения Института атомной энергии, который возглавлял Игорь Курчатов.

Сегодня ИЯФ — крупнейший академический институт страны (около 2800 сотрудников). Здесь работает более 400 научных сотрудников, в том числе пять академиков РАН, пять членов-корреспондентов РАН, пять профессоров РАН, 60 докторов наук, более 170 кандидатов наук. Особенность ИЯФ — наличие крупного экспериментального производства (около тысячи человек) с высоким уровнем технического и технологического оснащения.

Институт ведет активную работу по подготовке научных и инженерно-технических кадров высшей квалификации. ИЯФ — базовый институтом для семи кафедр физического факультета НГУ и физико-технического факультета НГТУ, на которых обучается более 200 студентов. В аспирантурах института и ведущих новосибирских вузов на базе ИЯФ обучается около 60 человек.

ИЯФ — один из ведущих мировых центров по ряду областей физики высоких энергий и ускорителей, физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза. В Институте проводятся крупномасштабные эксперименты по физике элементарных частиц на электрон-позитронных коллайдерах и уникальном комплексе открытых плазменных ловушек, разрабатываются современные ускорители, интенсивные источники синхротронного излучения и лазеры на свободных электронах. По большинству направлений деятельности института в России больше не работает никто.

Уникальные установки и оборудование института составляют основу инфраструктуры для широкого спектра междисциплинарных научных и научно-технологических исследований, проводимых в созданных при ИЯФ четырех центрах коллективного пользования: Сибирском центре синхротронного и терагерцового излучения, Центре фотохимических исследований, Центре геохронологии кайнозоя, Центре радиационных технологий. Возможностями центров ежегодно пользуются сотни организаций.