В Институте ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН состоялся торжественный запуск Спиральной магнитной открытой ловушки (СМОЛА), сообщает издание СО РАН «Наука в Сибири».

Чтобы удержать плазму при исследованиях термоядерного синтеза, ученые используют магнитные ловушки: они должны удерживать плазму от контакта с элементами термоядерного реактора. Принцип удержания основан на взаимодействии заряженных частиц с магнитным полем, а именно на вращении заряженных частиц вокруг силовых линий магнитного поля. Обычно магнитная ловушка создаётся сверхмощными электромагнитами, потребляющими огромное количество энергии: замагниченная плазма становится диамагнетиком и стремится покинуть магнитное поле, то есть выйти стремится выйти из магнитной ловушки. Существуют два типа магнитных ловушек: закрытые- токамаки и стеллаторы, и открытые. Самым распространенным типом магнитной ловушки закрытого типа стал токамак («бублик», идею которого предложили в 1950 году советские физики А. Д. Сахаров и И. Е. Тамм) - именно такой принцип сейчас реализуется в проекте международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР. 

Но одновременно с развитием теории термоядерного синтеза создавались ловушки открытого типа: они имеют линейную, незамкнутую форму, причём линии магнитного поля пересекают торцы плазменной области, которая как бы «открыта» с концов. Для удержания плазмы в них создается особая конфигурация магнитного поля, линии которого сближаются вблизи торцов, что создает «пробки» для заряженных частиц (зеркала, уменьшающие утечку плазмы), или, наоборот, «расширители». Так или иначе, плазма «утекает» в вакуумный сосуд и затем сгорает в реакторе. Идея открытой магнитной ловушки были предложена сразу двумя учеными независимо друг от друга - Г. И. Будкером (СССР) и Р. Постом (США). 



Создание СМОЛЫ (Спиральной Магнитной Открытой Ловушки) позволит решить одну из проблем ловушек открытого типа - утекание плазмы. Для подавления продольных потерь плазмы из открытой ловушки создается магнитное поле с винтовой симметрией, позволяющее управлять вращением плазмы. Предполагалось, что плазма будет удерживаться магнитным полем в виде винта: с двух сторон от центрального отсека с плазмой, по словам ученых, должно «создается винтовая нарезка поля, но при этом разная – с правым и левым винтом. С одной стороны, магнитное поле тащит плазму влево, с другой – вправо. Таким образом обе эти концевые секции закачивают плазму обратно». 

«Частицы плазмы стремятся вылететь из этой «мясорубки», но если мы будем крутить ручку в обратном направлении, то они будут двигаться назад, таким образом плазма останется в ловушке», — объясняет старший научный сотрудник кандидат физико-математических наук ИЯФ СО РАН Антон Вячеславович Судников.

Работа над созданием такой ловушки начались в 2012 году, и сейчас начинается новый этап работы над установкой - экспериментальный. 



По предварительным оценкам, принципы, по которым работает ловушка, позволят уменьшить потери плазмы в 20-100 раз. Как полагают ученые, СМОЛА позволит осуществить проверку принципиально новой концепции улучшенного удержания термоядерной плазмы в линейных магнитных системах. Успешная реализация предлагаемой экспериментальной программы откроет возможности использовать этот принцип в проекте разрабатываемой в ИЯФ СО РАН газодинамической магнитной ловушки, создание которой станет крупным шагом на пути к экологически привлекательному термоядерному реактору, в том числе без использования трития в качестве топлива.

«Надо сказать, что эта установка — красивая быстрая реализация новой идеи физики удержания плазмы с высокими параметрами, необходимыми для обеспечения управляемого термоядерного синтеза. В СМОЛА есть и другие возможные приложения. Эта физика нового подхода будет изучаться в ближайшие два года, и отсюда мы получим выходы на совершенно новые плазменные технологии в области термоядерного синтеза и плазменных двигателей для космоса», — сказал директор ИЯФ СО РАН академик Павел Владимирович Логачев.

Установка была создана при поддержке Российского научного фонда.