​​Научная группа Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) впервые показала, что скорость откачки нейтрального газа в вакуумной системе открытой магнитной ловушки может быть уменьшена без роста потерь по сравнению с первоначальной оценкой почти в 100 раз.

Результаты эксперимента не только изменят теоретические представления о влиянии нейтрального газа на плазму, но и в будущем помогут упростить и удешевить конструкцию проекта ИЯФ СО РАН класса мегасайенс Газодинамическая многопробочная ловушка (ГДМЛ). Это Инфраструктурный комплекс разработки новых технологий удержания термоядерной плазмы. Результаты опубликованы в журнале Plasma and Fusion Research.

Главной задачей исследований ИЯФ СО РАН по удержанию плазмы является физическое обоснование термоядерного реактора на основе магнитной ловушки открытого типа, способного работать с топливами, не содержащими радиоактивный тритий. Один из этапов достижения этой цели – создание в ИЯФ СО РАН Инфраструктурного комплекса разработки новых технологий удержания термоядерной плазмы – ГДМЛ. В проект ГДМЛ будет интегрирован весь объем передовых знаний и технологий в области открытых магнитных систем удержания плазмы, накопленных в Институте и мире.


Для достижения параметров проекта ГДМЛ, в частности, необходимо поддерживать в расширителе магнитной ловушки вакуум с параметрами, гарантирующими ее стабильную и надежную работу.


«Нейтральный газ, неизбежно нарабатывающийся в вакуумной системе, увеличивает потери энергии плазмы и снижает ее температуру, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Елена Солдаткина. – Поэтому вопрос его откачки важен для любого типа открытой магнитной ловушки. Чтобы избавиться от нейтрального газа, необходимо откачивать его из установки со скоростью миллионы литров в секунду, а это серьезно усложняет проект и повышает его стоимость».

1 

На графике показано, что главные параметры плазмы в ГДЛ не меняются вплоть до плотностей, в сто раз превышающих оценочные. Иллюстрация предоставлена Е.Солдаткиной.

В недавних экспериментах на установке ГДЛ (Газодинамическая ловушка) специалисты ИЯФ СО РАН впервые показали, что существующие теоретические расчеты не точны – нейтральный газ в вакуумной системе оказывает меньшее влияние на температуру плазмы, чем предсказывалось, и скорость его откачки может быть уменьшена по сравнению с первоначальной оценкой почти в сто раз.

«Процессы взаимодействия горячей плазмы и холодного газа оказались не так просты, как их описывает теория. Наши эксперименты показали, что плазма при столкновении с нейтральным газом не теряет свои параметры, а пытается «сама за себя постоять», – добавляет Елена Солдаткина. – Она выталкивает газ из горячего центра наружу (к стенкам торцевого бака), то есть берет часть работы по откачке на себя. Так что совсем необязательно откачивать нейтральный газ с такой невероятной скоростью (миллионы литров в секунду), достаточно ста литров в секунду. В будущем это поможет упростить конструкцию ГДМЛ и снизить стоимость всего проекта».

На данный момент в ИЯФ СО РАН разрабатывается собственная, более полная, теория взаимодействия плазмы с нейтральным газом.

«Предварительные эксперименты на установке ГДЛ показали, что нейтральный газ не проникает в плазму, – рассказывает старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, кандидат физико-математических наук Алексей Беклемишев. – Чтобы разобраться в причинах, почему этого не происходит, необходимо построить теоретическую модель. Гипотеза, которую мы развиваем, заключается в следующем: нейтральный газ, находящийся в объеме расширителя, при нагреве плазмой и постоянном давлении оттесняется к стенкам, и, таким образом, в плазме его остается довольно мало. Гипотеза простая, но соответствующая ей математическая модель при требуемых параметрах сложна и плохо поддается компьютерным расчетам. На данный момент мы построили самую простую модель, в которой газ представлен в виде твердых шариков, которые сталкиваются с плазмой. Результаты качественно согласуются с тем, что наблюдается в эксперименте, то есть наша модель показывает, что газ действительно вытесняется к стенкам».

 

По словам Алексея Беклемишева, сейчас в Институте развивается более сложная теория, описывающая кинетику взаимодействия молекул газа между собой снаружи от плазмы. Задача физиков – создать полную теоретическую модель, которая будет учитывать весь диапазон необходимых параметров.

Исследовательские работы проводятся при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых».

Пресс-служба ИЯФ СО РАН


Источники

Эксперименты новосибирских физиков изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Институт ядерной физики имени Г.И.Будкера СО РАН, 08/05/2019
Ученые изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Наука в Сибири (sbras.info), 08/05/2019
ИЯФ СО РАН
ФСМНО (sciencemon.ru), 08/05/2019
Ученые изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Индикатор (indicator.ru), 09/05/2019
Ученые изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Новости@Rambler.ru, 09/05/2019
Ученые изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Российский научный фонд (рнф.рф), 08/05/2019
Ученые изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Российский научный фонд (rscf.ru), 08/05/2019
Странные свойства термоядерной плазмы открыли новосибирские физики
Mirtesen.sputnik.ru, 08/05/2019
Эксперименты новосибирских физиков изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Российское атомное сообщество (atomic-energy.ru), 08/05/2019
Странные свойства термоядерной плазмы открыли новосибирские физики
Planet-today.ru, 08/05/2019
Необычные свойства термоядерной плазмы открыли новосибирские физики
Новосибирские новости (nscn.ru), 08/05/2019
Физики ИЯФ СО РАН провели эксперимент, который меняет представления о влиянии нейтрального газа на плазму
Академия новостей (academ.info), 08/05/2019
Новосибирские физики изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Новости сибирской науки (sib-science.info), 08/05/2019
Ученые изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Навигатор (navigato.ru), 08/05/2019
Ученые из Новосибирска обнаружили странные свойства у термоядерной плазмы
Cryptofeed.ru, 10/05/2019
Странные свойства термоядерной плазмы открыли новосибирские физики: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 09/05/2019
Новосибирские ученые-физики изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 08/05/2019
Эксперименты физиков ИЯФ СО РАН изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках: Яндекс.Новости
Яндекс.Новости (news.yandex.ru), 27/05/2019
Эксперименты физиков ИЯФ СО РАН изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Научная Россия (scientificrussia.ru), 26/05/2019
Эксперименты физиков ИЯФ СО РАН изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Nanonewsnet.ru, 30/05/2019
Эксперименты физиков ИЯФ СО РАН изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
SMIonline (so-l.ru), 30/05/2019
Эксперименты физиков ИЯФ СО РАН изменили представление о влиянии нейтрального газа на плазму в открытых ловушках
Научный портал MSAU.RU, 03/06/2019

Похожие новости

  • 15/11/2015

    Ускоритель, поражающий только раковые клетки, могут испытать на людях уже в 2017 году

    НОВОСИБИРСК, 13 ноября. /ТАСС/. Ученые Института ядерной физики (ИЯФ) СО РАН к 2017 году подготовят к клиническим испытаниям инновационную методику терапии раковых опухолей. Уничтожение больных клеток производится при помощи специально разработанного в институте ускорителя заряженных частиц, сообщил в пресс-центре ТАСС в Новосибирске и.
    1365
  • 16/09/2016

    Российские ученые создали прибор для измерения длины сгустка частиц в ускорите

    ​Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) и Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН (ИОФ РАН) при поддержке гранта РНФ разработали новое поколение высокоскоростных электронно-оптических приборов для диагностики пучков в ускорителях заряженных частиц - диссектор на основе стрик-камеры.
    2026
  • 23/10/2017

    Приборы и технологии ИЯФ СО РАН под землей и в космосе

    ​Может ли хорошее финансирование способствовать развитию научного потенциала института? Вопрос, конечно, риторический. Практика показывает: комплексный подход помогает не только продвинуться в исследованиях, но и повысить эффективность работы всей организации, в том числе ликвидировать существующие дисбалансы.
    1126
  • 28/12/2016

    Усовершенствованный новосибирский коллайдер даст шанс увидеть следы новой физики

    Почему коллайдер – это одновременно и паровоз, и микроскоп, где в России работают коллайдеры и дадут ли они толчок к новой физике, изменив Стандартную модель, в материале Indicator.Ru. В конце 2015 года в Институте ядерной физики им.
    2009
  • 26/12/2016

    В ИЯФ СО РАН разрабатывают новый способ лечения опухолей мозга

    ​Сотрудники Института ядерной физики им. Г. И. Будкера СО РАН исследуют метод микропучковой рентгеновской терапии злокачественных опухолей мозга. Уже проведены пробные эксперименты по облучению клеточных культур глиомы человека с добавлением наночастиц оксида марганца.
    1828
  • 12/11/2015

    Странное очарование кварков

    ​В рамках проекта "Инновации: достижения и проблемы" газета "Честное слово" продолжает цикл публикаций о проблемах развития инновационных проектов. Сегодня мы расскажем о новых инновационных разработках Института ядерной физики СО РАН.
    2300
  • 12/01/2016

    Сибирские физики предлагают альтернативный ИТЭР проект термоядерного реактора

    ​Ученые Института ядерной физики СО РАН разрабатывают альтернативный, более привлекательный в коммерческом отношении проект, сообщил РИА Новости замдиректора ИЯФ по научной работе Александр Иванов.
    2645
  • 25/06/2019

    Что даст Новосибирску СКИФ?

    ​Новосибирск входит в эпоху крупных инфраструктурных проектов. В ближайщей пятилетке развития — строительство ЛДС к молодёжному чемпионату и проект Академгородок 2.0. Индекс «2.
    418
  • 16/10/2017

    Пассажиров аэропорта Дели проверяет техника, разработанная учеными ИЯФ СО РАН

    Система рентгенографических сканеров Express Inspection, совместной разработкой которых занимался Новосибирский Институт ядерной физики им Г. И. Будкера СО РАН и Орловский завод «Научприбор», проходит апробацию в Индии.
    1069
  • 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.
    913