| Название: | Исследование особенностей термоизоляции плазмы токамака Глобус-М2 в режимах с нейтральной инжекцией |
| Грантодатель: | Гранты РНФ |
| Область знаний: | 02 - Физика и науки о космосе |
| Научная дисциплина: | 02-501 - Физика высокотемпературной плазмы и УТС |
| Ключевые слова: | токамак, сферический токамак, нейтральная инжекция, удержание энергии плазмы, диагностика высокотемпературной плазмы, управляемый термоядерный синтез, источник термоядерных нейтронов |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Курскиев,ГС |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 24-12-00162 |
Проект направлен на исследование особенностей термоизоляции плазмы в компактном сферическом токамаке в условиях высокого (для сферических токамаков) магнитного поля. Детальные исследования рассматриваемой тематики необходимы для стабильного получения высоких значений температуры плазмы и значительной доли безындукционного тока в компактном сферическом токамаке. Несмотря на недавние успехи по нагреву ионов плазмы в малых сферических токамаках до субтермоядерных температур (до сотни миллионов градусов цельсия) и достижение режимов с горячими ионами (температура ионов плазмы в несколько раз превышает температуру электронов) [G.S. Kurskiev et al 2022 Nucl. Fusion 62 104002, S.A.M. McNamara et al 2023 Nucl. Fusion 63 054002], в большинстве режимов работы при тех же значениях тороидального магнитного поля, тока плазмы и мощности дополнительного нагрева наблюдается плохая термоизоляция плазмы, вызванная турбулентным переносом. В результате температура ионов плазмы оказывается значительно ниже рекордной, как правило, не превышая температуру электронов [Kurskiev, G.S., Sakharov, N.V., Gusev, V.K. et al. Plasma Phys. Rep. 49, 403–418 (2023)], что существенно ограничивает операционные параметры установок.
Получение плазмы с термоядерными и субтермоядерными температурами в малой установке направлено на развитие прикладных технологий управляемого термоядерного синтеза. Отработку диагностических систем, методов нагрева, схем удержания и управления плазмой, а также исследование материалов обращенной к плазме поверхности выгодно проводить на малой установке как с экономической точки зрения, так и с точки зрения временных затрат на подготовку и проведение экспериментов. Еще одной перспективной областью применения компактных термоядерных установок является создание гибридных ядерных систем «синтез-деление».
Актуальность проекта обуславливается активностью в мире по разработке странами собственных концепций термоядерных программ. Лидирующие позиции по направлению исследований на компактных сферических токамаках занимают установки Глобус-М2 (Россия) и ST40 (Великобритания), на которых достигнуты режимы с температурой ионов, близкой к термоядерной: 4 и 8 кэВ при значениях тороидального магнитного поля 0,9 Тл и 2 Тл соответственно. Программа термоядерных исследований Великобритании направлена на создание термоядерной электростанции на основе сферического токамака (программа STEP) [https://step.ukaea.uk/, I. Chapman, UK Fusion Program, IAEA FEC 2023, London]. В Великобритании после длительной реконструкции получены первые результаты на установке MAST-U, в 2025 г. планируется ввод в эксплуатацию токамака NSTX-U (США). Отдельно стоит отметить проекты SMART (Испания), SUNIST-2 (Китай), а также проект EXL-50U, реализуемый в Китае коммерческой компанией ENN Science and Technology Development Co.
16 апреля 2020 года Президентом Российской Федерации был подписан указ о развитии техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации, включающий в себя развитие и разработку технологий управляемого термоядерного синтеза. В 2023 году Федеральный проект «Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий» был продлен до 2030 в соответствие с указом Президента №202 от 14 апреля 2022 г. Перечисленное выше подчеркивает актуальность реализации экспериментального проекта, посвященного исследованию особенностей термоизоляции плазмы в компактном сферическом токамаке.
