Новости - Отрасли ТЭК

Российские физики первыми в мире получили данные о поведении плазмы на периферии термоядерной установки

16.03.26 03:03

Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе впервые в мире измерили скорость вращения плазмы и проследили за поведением электрического поля во время опасных всплесков на периферии термоядерной установки.

В токамаке плазма удерживается магнитным полем и напоминает очень горячую среду, в которой постоянно возникают колебания, потоки и неустойчивости. Одной из самых важных неустойчивостей являются периферийные локализованные моды, или ELM (Edge localized modes). Для эффективного термоядерного синтеза плазма в токамаке должна находиться в так называемом H-режиме (режиме улучшенного удержания). В этом состоянии на краю плазмы формируется невидимый барьер, который как стенка удерживает тепло внутри. Однако из-за огромной разницы давления на этом барьере периодически случаются срывы — периферийные локализованные моды. Их можно сравнить с предохранительным клапаном: они периодически стравливают излишки энергии и примесей, не давая плазме выйти из-под контроля. Но если этот клапан срабатывает слишком сильно, удар по стенкам камеры может быть разрушительным для всей установки.

Эксперименты на сферическом токамаке «Глобус-М2» показали, что малые ELM — это не просто ослабленные всплески, а самостоятельный динамический режим, в котором периферия плазмы живет по своим быстрым и сложным законам.

Температура электронов на границе плазмы увеличивается до 5 раз, концентрация возрастает примерно в 2 раза.
Скорость вращения плазмы увеличивается примерно на 50% на глубине до нескольких сантиметров.
Быстрые ионы регистрируются с энергией на 6 кэВ выше энергии инжекции.
Филаменты движутся со скоростью 3–10 км/с.

Полученные результаты помогут сделать будущие термоядерные реакторы не просто работоспособными, а надежными, предсказуемыми и экономически оправданными.

Источник: Минобрнауки