​Сотрудники Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН, Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН и МГУ имени М. В. Ломоносова предложили новый способ, позволяющий анализировать турбулентные пульсации плотности плазмы. Результаты исследования помогут в поиске взаимосвязей этих процессов в центральных областях высокотемпературной плазмы и на стенках установок с магнитным удержанием (токамаков и стеллараторов). Последние применяются при изучении термоядерного синтеза, в перспективе способного стать более безопасной и эффективной альтернативой традиционных реакций ядерного распада. Статья ученых опубликована в журнале Plasma Physics and Controlled Fusion. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда.

Термоядерный синтез — это процесс соединения простых атомных ядер в более сложные. По своим свойствам он противоположен ядерному распаду, однако при его осуществлении выделяется несравнимо больше энергии. Термоядерный синтез в земных условиях возможен только при высоких температурах (~100 млн градусов Цельсия) в плазме внутри тороидальных магнитных ловушек — токамаков и стеллараторов. В таких ловушках теплопроводность плазмы, а следовательно, и потери тепла при нагреве ограничены поперек магнитного поля. Однако плазма в магнитном поле способна самовозбуждать мощные турбулентные пульсации плотности и температуры. Они повышают теплопроводность поперек магнитного поля, в результате чего плазма теряет тепло, необходимое для протекания термоядерной реакции. Так, процесс будет неэффективен, даже если мощность источник​ов нагрева позволяет создать подходящие условия.

 Одно из направлений термоядерных исследований сосредоточено на решении вопроса о том, в какой мере процессы на границе плазмы со стенками ловушек могут влиять на характеристики турбулентных движений в объеме плазмы, в том числе в центральных, наиболее горячих, областях. Исследованию этой проблемы и посвятили свою работу российские ученые. Они предложили новый способ анализа турбулентных характеристик плазмы, которые изменяются во времени.

Ученые установили, что при включении импульса дополнительного нагрева плазмы возникало распыление материала стенки стелларатора. При этом резко возрастала и скорость изменения турбулентных пульсаций плотности по всему объему плазмы, включая ее центральную часть с высокой температурой электронов. Таким образом, было обнаружено влияние потока распыленного материала стенки на турбулентные пульсации по всему объему плазмы.

«Мы впервые использовали анализ скорости изменения уровня турбулентных пульсаций плотности во времени. Такой подход оказался чувствительным к изменениям колебаний, которые происходили как до, так и при распылении материала покрытия стенки реактора в результате импульсного нагрева», — говорит один из авторов работы, главный научный сотрудник Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН, доктор физико-математических наук, профессор Герман Батанов.

«Наша работа имеет ярко выраженный междисциплинарный характер, поскольку значимые физические результаты были достигнуты с применением смешанных вероятностных моделей и современных методов анализа данных. Это в полной мере соответствует целям и задачам Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации», — отметил член Координационного совета по делам молодежи в научной и образовательной сферах Совета при Президенте РФ по науке и образованию, ведущий научный сотрудник Федерального исследовательского центра «Информатика и управление» РАН и МГУ имени М. В. Ломоносова, кандидат физико-математических наук, доцент Андрей Горшенин.

Прогресс, достигнутый в исследованиях турбулентности плазмы на стеллараторе Института общей физики имени А. М. Прохорова РАН, ориентирует дальнейшие разработки. Целью станет поиск временной эволюции скорости изменения уровня турбулентных пульсаций. Кроме того, необходимо изучать эффекты, возникающие в результате реакции материала покрытия стенок на воздействие потоков плазмы. Решить эти задачи предлагается в программе Президиума РАН.

Похожие новости

  • 04/02/2019

    Итоги совместного конкурса РФФИ— Национальный центр научных исследований Франции 2019 г (конкурс НЦНИ_а)

    ​На конкурс было подано 68 заявок. По результатам экспертизы, проведенной независимо российской и зарубежными сторонами, поддержано 19 проектов. Код конкурса: (НЦНИ_а) Совместный конкурс с НЦНИ Франции.
    753
  • 05/08/2016

    Объявлен конкурс НИР по получению вакуумноплотной керамики

    ​Институт ядерной физики имени Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук объявил о проведении конкурса на выполнение научно-исследовательских работ по теме "Метод получения вакуумноплотной керамики со свойствами проводника "Al2O3 - многослойные углеродные нанотрубки (МУНТ)".
    1653
  • 14/12/2018

    Грантополучатели РНФ в программе России-24 «Наука»

    Несколько дней назад вручили Нобелевскую премию за исследования в области лазерной физики. В России тоже успешно работают в этой области. Так, Лаборатория лазерного воздействия Объединенного института высоких температур (ОИВТ) РАН Михаила Аграната разработала и совершенствует фемтосекундный лазерный скальпель – оптический пинцет, который работает в бесконтактном режиме и помогает с генетической диагностикой эмбриона, если ему от родителей передались какие-то аномалии.
    1216
  • 17/08/2017

    Будущее - за отечественной микроэлектроникой

    ​16 августа в Центральном доме журналиста прошли общественные слушания «Научные среды», приуроченные к 25-летию Российского фонда фундаментальных исследований. Встреча была посвящена состоянию российской микроэлектроники, ее перспективам, ведь развивать высокие технологии — одна из задач, поставленных на самом высоком уровне.
    1351
  • 28/01/2016

    О конкурсе на соискание золотой медали имени В.Л. Гинзбурга в 2016 году

    ​Российская академия наук объявляет конкурс на соискание золотой медали имени В.Л. Гинзбурга, присуждаемой отечественным и зарубежным ученым за выдающиеся работы в области физики и астрофизики.Срок представления работ до 4 июля 2016 г.
    1254
  • 17/03/2017

    Сибирские физики создадут точнейшие атомные часы

    Ученые из Института лазерной физики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и из Новосибирского государственного технического университета разработали сверхстабильный лазер для атомных часов, который позволит российским физикам создать устройства для измерения времени, не уступающие в точности западным аналогам, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physics: Conf.
    2277
  • 14/08/2019

    Физический институт РАН получил максимальный грант в 2019 году

    Физический институт имени Лебедева Российской академии наук (РАН) получил максимальный грант Министерства науки и высшего образования РФ в размере более 280 млн рублей на обновление приборной базы в рамках нацпроекта "Наука".
    442
  • 18/04/2017

    Конкурс национальных стипендий 2017 года L'OREAL-UNESCO «Для женщин в науке»

     Открыт прием анкет для участия в конкурсе национальных стипендий 2017 года L'OREAL-UNESCO «Для женщин в науке». Программа «Для женщин в науке» реализуется в России с 2007 года при участии Российской академии наук, Комиссии Российской Федерации по делам ЮНЕСКО, Бюро ЮНЕСКО в Москве и является частью международного проекта L'OREAL-UNESCO «For Women in Science».
    1541
  • 16/10/2017

    Национальную премию для женщин в науке получила физик ТПУ, раскрывающая «тайны» молекул

    ​Профессор кафедры общей физики Томского политехнического университета Ольга Громова стала победителем престижной стипендиальной программы "Для женщин в науке".  Это совместный проект ЮНЕСКО и компании L'Oreal, в России он реализуется при поддержке Российской академии наук и Минобрнауки РФ.
    1350
  • 14/04/2018

    Национальные стипендии L’OREAL – UNESCO «Для женщин в науке» 2018 года

    ​С 15 апреля 2018 года открыт приём анкет для участия в конкурсе по программе «Для женщин в науке», проводимого L’OREAL при поддержке Комиссии Российской Федерации по Делам UNESCO и Российской академии Наук.
    1373