Нове життя «Глобуса-М»

Завершується модернізація сферичного токамака «Глобус-М» - унікальної установки ФТИ РАН.

Токамак - це скорочення від «тороідальн камери з магнітної котушками». За допомогою такої установки можна управляти термоядерним синтезом - процесом злиття легких ядер дейтерію або тритію.

3D модель токамака Глобус-М2.

3D модель токамака Глобус-М2 в розрізі.

Новий інжектор нейтральних пучків виробництва ІЯФ СО РАН.

Внутрішня поверхня вакуумної камери токамака Глобус-М2.

Тестова збірка токамака Глобус-М2.

Пучок електронів у вакуумній камері інжектора.

<

>

Завдання непросте: для запуску реакції необхідно подолати електростатичне відштовхування однаково заряджених ядер і зблизити їх до відстаней, на яких зароблять ядерні сили тяжіння. Щоб отримується в результаті енергія була вище витрачається, плазма повинна бути дуже гарячою (більше 100 млн градусів) і щільної (понад 1015 частинок / см3). Однак така плазма в магнітному полі нестійка, тому потрібно підібрати відповідний режим роботи, щоб утримати її всередині камери токамака.

Однак така плазма в магнітному полі нестійка, тому потрібно підібрати відповідний режим роботи, щоб утримати її всередині камери токамака

Російський комплекс «Глобус-М2» - це колишній «Глобус-М», який працює у Фізико-технічному інституті ім. А.Ф.Иоффе РАН з 1999 року і входить у світову трійку провідних установок такого роду. Це перший і єдиний в Росії і один з перших в світі сферичних токамаков. У 2017 році співробітники ФТИ за участю фахівців Інституту ядерної фізики ім. Г.І. Будкера СО РАН проводять модернізацію установки. Її мета - в 2-2,5 рази збільшити магнітне поле і струм в плазмі, потрібний для її розігріву і утримання. Крім того, буде встановлено другий інжектор високоенергічних пучків атомів, що забезпечують додатковий нагрів.

В результаті модернізації токамака «Глобус-М» істотно, в кілька разів, зростуть температура і щільність плазми, а установка за питомою потужністю нагріву плазми вийде на лідируючі позиції. Таким чином, з'явиться можливість відтворювати умови, близькі до тих, що виникнуть в пристеночной області майбутнього реактора ІТЕР, запуск першої плазми в якому планується в 2025 році.

Міжнародний експериментальний термоядерний реактор ІТЕР - один з найбільших дослідницьких проектів XXI століття. ІТЕР може стати новим джерелом енергії, більш безпечним і ефективним, ніж сучасні атомні електростанції. ФТІ ім. А.Ф. Іоффе відповідає за розробку трьох діагностичних систем для цієї установки. Апаратуру для ІТЕР можна буде випробовувати на токамаке «Глобус-М2» вже зараз. Дані, отримані на сучасних токамаках по всьому світу, дозволяють краще зрозуміти фундаментальні процеси і підготувати базу для успішного створення термоядерного реактора.

Принцип роботи токамака заснований на термоядерному синтезі, тому ж процесі, що відбувається в центрі Сонця. Зірки, в тому числі і наше Сонце - це природні термоядерні реактори. У надрах Сонця речовина колосальної щільності розпечене до 15 млн градусів Цельсія.

Щоб створити такі умови на Землі, на початку 1950-х років радянські фізики Андрій Сахаров і Ігор Тамм розробили ідею токамака. У ньому надпровідні електромагніти оточують тороидальную (у формі бублика, порожнього всередині) вакуумну камеру і створюють в ній тороїдальне магнітне поле, яке разом з полем струму і утримує розпечену плазму на деякому віддаленні від стінок камери.

Про поточний стан реалізації російського проекту розказано в статті, опублікованій в журналі Nuclear Fusion .