Ученые в Новосибирские создали систему диагностики потери энергии из открытых магнитных систем

"Исследования проводились на установке ГДЛ (газодинамическая ловушка) и показали, что от 20 до 40% энергии, захваченной в плазму, теряется поперек магнитного поля", - говорится в сообщении.

Результаты опубликованы в журнале Journal of Plasma Physics.

Для того, чтобы оценить энергоэффективность установки ГДЛ, с высокой точностью измерить, сколько и где теряется энергии, специалисты создали современный диагностический комплекс.

Заведующая лабораторией ИЯФ СО РАН Елена Солдаткина отмечает, что к отрытым ловушкам на заре их развития было много претензий из-за продольных потерь - вдоль линий магнитного поля, однако со временем выяснилось, что в открытой ловушке вдоль магнитного поля электрический потенциал выстраивается таким образом, что продольные потери очень заметно снижаются.

По ее словам, в 2024 году ученым удалось свести воедино энергобаланс ГДЛ. Они учли энергетические потери от вытекания плазмы через пробки ловушки, от перезарядки ионов плазмы на остаточном газе (поперечных потерь), от излучения энергии атомами, от контакта внешних слоев плазмы с радиальными электродами, суммарно в перечисленных каналах энергопотерь измерено около 80% захваченной в плазму мощности.

"Когда плазма перезаряжается на остаточном газе, она теряется поперек магнитного поля, этот процесс и называется поперечными потерями. Мы создали новую диагностическую систему, основанную на пироэлектриках, которая измеряет этот паразитный эффект. Оказалось, что в этом канале теряется до 40% энергии. На данном этапе главный результат именно в том, что мы смогли оценить эти потери. Раньше мы просто не знали, большие они или маленькие, а теперь, установив 25 датчиков вдоль камеры установки и заставив их работать одновременно, измерили эту энергию, и оказалось, что она немаленькая. Таким образом мы и приблизились к суммарным 80%", - сказала Солдаткина.

Созданный в ИЯФ СО РАН способ диагностики на основе пироэлектриков уже повторили коллеги в США, работающие на открытых ловушках с похожими временными импульсами.

В ИЯФ СО РАН также разработан прототип "пушки Маршалла", которая будет подпитывать плазму не холодным газом, как это происходит в нынешних экспериментах, а холодной плазмой: планируется, что таким образом ученые смогут сильно подавить поперечный канал потерь, оставив эти 40% энергии внутри плазмы.

В настоящее время в мире реализуется несколько подходов к управляемому термоядерному синтезу - токамак, где плазма удерживается в камере в форме тора, более компактных стеллараторах, напоминающих по форме яблоко с вынутой сердцевиной, и открытые ловушки, разработкой которых занимается ИЯФ СО РАН.