Будущее энергетики. Исследования диамагнитного режима плазмы

Исследователи Лаборатории бор-нейтронозахватной терапии Новосибирского государственного университета и Института ядерной физики СО РАН разрабатывают установку на базе газодинамической многопробочной ловушки (ГДМЛ), которая станет прототипом термоядерного реактора с открытой магнитной системой. Проект нацелен на изучение диамагнитного режима плазмы, в котором магнитное поле полностью вытесняется из объёма плазмы.

ГДМЛ объединяет преимущества газодинамического и многопробочного удержания, что позволяет достичь высоких параметров плазмы. Новая установка должна продемонстрировать возможность поддержания плазменного равновесия и устойчивости при максимальном давлении плазмы, сравнимом с давлением вакуумного магнитного поля. В институте ИЯФ СО РАН уже начаты эксперименты на установках ГОЛ-NB, КОТ и СМОЛА, которые воспроизводят основные физические процессы, предполагаемые в ГДМЛ.

«Численное моделирование позволит не только объяснить результаты поддерживающих экспериментов, но и установить возможность масштабирования интересующих нас процессов на субреакторные параметры ГДМЛ»,

• Игорь Тимофеев, ведущий научный сотрудник Лаборатории бор-нейтронозахватной терапии НГУ

Важным аспектом работы является разработка нового неявного электромагнитного 3D-кода на основе метода частиц в ячейках. Этот код позволит моделировать поведение как ионов, так и электронов в плазме, учитывая процессы нейтральной инжекции и вытеснения магнитного поля. Учёные также стремятся понять, насколько эффективно открытая ловушка может удерживать плазму при диамагнитном режиме и каковы будут потери энергии и частиц.

Проект поддержан грантом Российского научного фонда и продлится три года. В нём участвуют ведущие теоретики ИЯФ СО РАН, в том числе Алексей Беклемишев и Игорь Котельников, которые разрабатывают аналитические модели равновесия и устойчивости диамагнитного пузыря. Результаты исследований помогут определить возможность создания термоядерного реактора на основе аксиально симметричных магнитных систем, а также будут полезны в исследованиях космической плазмы.