Российскими учеными впервые описано поведение плазмы в термоядерном реакторе

Фото из открытых источников

Российскими специалистами из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и их коллегами из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН сделано серьёзное открытие в кластере термоядерной энергетики. Впервые в мире им удалось экспериментально зафиксировать изменения электрического поля и скорости вращения плазмы на периферии термоядерной установки в периоды малых ELM-всплесков.

Как сообщает пресс-служба университета, новые данные дадут специалистам возможность понять и математически описать процессы, что происходят на границе плазмы. Это, в свою очередь, нужно для управления ими в будущих термоядерных реакторах. Эксперименты проводили на сферическом токамаке «Глобус-М2». В предложенных установках плазма задерживается магнитным полем в режиме улучшенного удержания, когда на ее краю формируется невидимый барьер, сохраняющий тепло.

На фоне огромной разницы давления на данном барьере формируются периферийные локализованные моды, действующие в формате предохранительного клапана, периодически сбрасывающего избыток энергии. Эксперименты доказали: в периоды этих всплесков идут масштабные изменения: резко поднимается температура и концентрация плазмы, меняются токи вне плазмы, идёт ускорение быстрых ионов и формирование плазменных нитей.

Исследование установило, что температура электронов в приграничной зоне при малых всплесках растёт в 5 раз, а концентрация плазмы увеличивается вдвое. На 50 процентов вырастает скорость вращения плазмы, данный эффект «растекается» на несколько сантиметров внутрь плазмы, опровергая прежнее понимание о его локализации в узком слое.

Подобные процессы идут крайне быстро, за микросекунды. Авторы работу подчеркивают: малые ELM являются самостоятельным динамическим режимом, при котором периферия плазмы существует по собственным быстрым и сложным законам.

Новое понимание физики процессов, считают учёные, даёт возможность инженерам осуществлять осознанное управление нагрузками на стенки установки, делая термоядерную энергетику вполне предсказуемой и надежной.