Винтовое магнитное поле не дает раскаленной плазме соприкасаться с реактором.

Буквально перед наступлением нового года в Институте ядерной физики (ИЯФ) им. Г. И. Будкера Сибирского отделения РАН состоялся торжественный запуск принципиально новой экспериментальной установки для удержания плазмы: спиральной магнитной открытой ловушки (СМОЛА), которая в перспективе найдет применение в термоядерных реакторах и плазменных двигателях.

Спиральная магнитная открытая ловушка (СМОЛА). (Фото Екатерины Пустоляковой.)

Термоядерная реакция происходит в плазме, нагретой до температур в десятки миллионов градусов. Она ни в коем случае не должна соприкасаться с конструкциями реактора. Чтобы удержать плазму, используются магнитные ловушки. Их принцип работы основан на взаимодействии плазмы с магнитным полем, которое создается сверхмощными электромагнитами. В закрытых ловушках, пользующихся сейчас большой популярностью, плазма удерживается внутри тора-бублика. Именно таким должен стать строящийся во Франции международный реактор ИТЭР. В открытых ловушках магнитное поле в ловушке не замкнуто, а плазма запирается с двух концов областями с сильным магнитным полем, которые называют магнитными пробками.

Следует отметить, что идею открытой магнитной ловушки предложил в 1953 г. основатель и первый директор Институте ядерной физики Г. И. Будкер и независимо от него Р. Пост (США). Через шесть лет идею впервые реализовали в созданном в 1958 году ИЯФ. С этого времени Институт занимает лидирующие позиции в исследованиях, посвященных различным ловушкам открытого типа. У них есть целый ряд достоинств, благодаря которым они в будущем могут получить широкое распространение. В частности, созданные в ИЯФ магнитные ловушки весьма перспективны для использования в термоядерных реакторах.

В этот раз сотрудники института разработали новую концепцию удержания плазмы с применением винтового вращающегося магнитного поля – своеобразного магнитного «вентилятора». Частицы плазмы будут пытаться разлететься во все стороны, но вращение винта будет загонять их обратно, оставляя плазму в ловушке.

На новую установку у сотрудников Института ушло три года. Теперь в течение следующих двух лет ее эффективность проверят в экспериментах. По оценкам авторов новая конструкция позволит уменьшить потери плазмы в 20–100 раз. В случае успеха ловушку можно будет использовать в разрабатываемой в ИЯФ газодинамической магнитной ловушке (ГДМЛ), которая, в свою очередь, станет важным шагом на пути к созданию термоядерного реактора нового типа, более экологичного и не использующего тритий в качестве топлива.

Но винт магнитного поля можно крутить и в другую сторону, и тогда плазма начнет разлетаться сильнее. И тут можно подумать о том, чтобы использовать магнитный вентилятор как плазменный двигатель для космических аппаратов.

По материалам «Науки в Сибири».