На стенде инжектора нейтралов высокой энергии Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) впервые получен пучок отрицательных ионов с энергией более 240 кэВ. В инжекторе пучок высокоэнергетичных атомов образуется за счет нейтрализации ускоренного пучка отрицательных ионов водорода. В институте построен и исследуется прототип инжектора, с помощью которого отрабатывается технологию получения пучка атомов высокой энергии для нагрева плазмы в установках УТС и подтвердить его высокую надежность и эффективность работы. Результаты проведенных работ по созданию и исследованию прототипа многократно докладывались на международных конференциях по источникам ионов и мощным пучкам и опубликованы в рецензируемых журналах AIP Conference Proceedings и Review of Scientific Instruments.

Одна из задач в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу – это эффективный нагрев плазмы. Например, в строящемся международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР требуется нагреть плазму до 150 миллионов градусов. Наиболее эффективным методом нагрева является инжекция пучка быстрых атомов, который получают ускорением ионов водорода до высокой энергии с их последующей нейтрализацией и превращением в пучок быстрых атомов. В настоящее время подобная технология нагрева быстрыми пучками испытывается на нескольких крупных термоядерных установках в Европе и Японии, и является наиболее перспективной для применения в термоядерной энергетике будущего.
 

В ИЯФ СО РАН разработан прототип мощного высоковольтного инжектора нейтрального пучка, основанный на ускорении отрицательных ионов водорода и его эффективной нейтрализации в обдирочной мишени. Пучок отрицательных ионов создается в источнике отрицательных ионов оригинальной конструкции и ускоряется в его ионно-оптической системе до энергии 120 кэВ. После прохождения вакуумной линии транспортировки пучок поступает на вход высоковольтного ускорителя.

Как пояснил старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН к.ф.-м.н. Андрей Санин, между ионным источником и ускорительной трубкой расположена линия транспортировки пучка низкой энергии (LEBT). «Эта линия, – отметил он, – является отличительной чертой нашего проекта. Проходя через нее, пучок ионов из источника очищается от сопутствующих частиц и потока газа перед входом в ускорительную трубку. Это снижает нагрузку на высоковольтный выпрямитель, уменьшает тепловыделение и увеличивает надёжность работы ускорительной трубки».

Высоковольтный инжектор. Автор фото А. Санин 

Стенд инжектора нейтралов высокой энергии. Фото А. Санин. 

В 2020 г. были успешно проведены эксперименты по транспортировке через LEBT пучка с током 0.65 А и энергией 85 кэВ и его доускорению в ускорительной трубке до энергии 242 кэВ.

«Увеличение энергии ускоренного пучка, – прокомментировал Андрей Санин, – проходит по мере ввода в эксплуатацию секций высоковольтного выпрямителя, питающего ускорительную трубку. В этом году мы включили первую секцию выпрямителя с выходным напряжением до 180 кВ. При этом типичная длительность пучка в первых тестовых экспериментах составляла 2.5 секунд. В следующем году мы планируем увеличить энергию ускоренного пучка до 330 кэВ, повысить длительность импульса и ток ускоренных отрицательных ионов».

Похожие новости

  • 25/05/2018

    Фокусирующий аэрогель поможет распознать частицы в экспериментах на будущем новосибирском коллайдере

    ​Ученые Института ядерной физики им Г.И. Будкера СО РАН разработали проект системы идентификации частиц для экспериментов на будущем новосибирском коллайдере - Супер С-Тау фабрике. Это одна из ключевых систем планируемой установки, она позволит с высокой надежностью определять типы рождающихся в эксперименте частиц.
    1794
  • 08/08/2016

    Анатолий Шалагин: аддитивные технологии открывают перед человечеством принципиально новые возможности

    ​Директор Института автоматики и электрометрии СО РАН академик Анатолий Михайлович Шалагин из тех, кто не любит много говорить, а сразу предлагает пройтись по лабораториям. "Лучше один раз увидеть", - считает он .
    4459
  • 12/02/2019

    «Академический час» в Отделении ГПНТБ СО РАН

     14 февраля в 15:00 в конференц-зале Отделения ГПНТБ СО РАН в рамках программы «Академический час» состоится научно-популярная лекция «Хиггс Бозон и все, все, все...». Лектор: Лукин Петр Анатольевич, к.
    1984
  • 05/05/2017

    В новосибирском Академгородке появится экспериментальный вулкан

    ​10 мая Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера и Институт геологии и минералогии им. В.В. Соболева проведут совместный открытый эксперимент, который продемонстрирует процессы, проходящие внутри Земли во время вулканической активности.
    2379
  • 06/04/2017

    Германия выделит новосибирским ученым-ядерщикам 30 миллионов евро на совместные научные разработки

    Один из примеров сотрудничества - проект рентгеновского лазера, успешно развивающийся  в Гамбурге. Это оборудование, которое сможет помочь изучить структуру любого вещества одним пучком света, было изготовлено в столице Сибири.
    2422
  • 11/11/2020

    Город учёных посреди сибирской тайги: фоторепортаж об Академгородке Новосибирска

    Новосибирский Академгородок известен далеко за пределами самого Новосибирска. Основанный в 1957, город ученых собрал на своей территории десятки научно-исследовательских институтов, за что одна из его улиц – проспект Академика Лаврентьева – внесена в Книгу рекордов Гиннеса как «самая умная улица в мире».
    4960
  • 24/04/2020

    Академик Будкер: только на передовой!

    ​​​Приближается 75-летие победы в Великой Отечественной войне. В честь юбилея мы подготовили цикл статей о выдающихся ученых Сибирского отделения РАН, которые — как на фронте, так и в тылу — отдавали все силы, чтобы день победы стал реальностью.
    1024
  • 20/09/2021

    Академик Павел Логачёв: Мы находимся на пике мировой компетенции по поиску явлений за рамками Стандартной модели в физике элементарных частиц

    14 сентября 2021 года состоялось очередное заседание Президиума Российской академии наук. Директор ИЯФ СО РАН академик Павел Логачев:«В связи с обсуждаемым сегодня развитием физики ускорителей заряженных частиц в России, хочу обратить ваше внимание на важное в этой связи обстоятельство.
    211
  • 02/02/2021

    Научный уик-энд в Планетарии Новосибирска

    ​Дорогие друзья! Большой новосибирский планетарий приглашает на НАУЧНЫЙ УИК-ЭНД! 8 февраля отмечается День российской науки, а также 9-летие Планетария!  К этому дню мы подготовили целый ряд увлекательных и познавательных мероприятий в онлайн и офлайн форматах, которые пройдут с 5 по 8 февраля.
    577
  • 27/03/2017

    Новосибирские ученые создали материал, обеспечивающий 30 лет непрерывной работы химического реактора

    Ученые из Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН и Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) создали новую технологию сплавления титана и тантала, в результате чего получили особо стойкий к коррозии и агрессивным средам материал.
    3891