​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

  • 25/01/2016

    Российские ученые разработали новую биосенсорную тест-систему для анализа крови

    ​Отныне анализ крови станет не сложнее теста на беременность, благодаря новой разработке исследователей из ИОФ РАН и МФТИ. Речь идет о новой  биосенсорной тест-системе, основанной на применении магнитных наночастиц и предназначенной для очень точного измерения концентрации белковых молекул (например, так называемых «маркеров», которые указывают на начало или развитие заболеваний) в различных образцах, включая непрозрачные или сильно окрашенные жидкости.
    2159
  • 03/06/2019

    Астрономия вернется в школу

    ​Почти четверть века астрономию в России изучали лишь в рамках школьного курса по физике. Между тем астрономия как наука ставила перед государством новые задачи, требующие пополнения качественного кадрового потенциала.
    242
  • 24/03/2017

    Академик Алексей Арбатов дал оценку позиции России по контролю над ядерным оружием

    Позиция России в переговорном процессе по взаимному сокращению ядерных арсеналов могла бы быть менее консервативной, что способствовало бы выработке скорейшего паритетного решения с США, заявил журналистам зампредседателя оргкомитета Международного Люксембургского форума академик РАН Алексей Арбатов.
    1009
  • 26/04/2016

    Ведущие ученые обсудили возможность создания аналога человеческого субъекта

    Крупнейшие специалисты по биологически инспирированным когнитивным архитектурам обсудили возможность конструирования искусственного интеллекта на принципиально новых началах. Исследователи из 15 стран – России, США, Великобритании, Японии, Германии, Франции, Швеции, Италии и других, приняли участие в первой международной научной школе по биологически инспирированным когнитивным архитектурам (БИКА), которая прошла на базе Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ».
    2379
  • 18/10/2016

    Академику Аннину Борису Дмитриевичу исполняется 80 лет

    ​Аннин Борис Дмитриевич родился 18 октября 1936 года, Совхоз им. Ленина Шульгинского района Тамбовской области. В 1959 году окончил Механико-математический факультет МГУ.С 1959 года работает в Институте гидродинамики им.
    2148
  • 24/08/2018

    Академик Лев Зеленый отмечает 70-летний юбилей

    ​Исполняется 70 лет известному ученому, доктору физических наук, профессору, научному руководителю Института космических исследований РАН, члену Президиума РАН, академику Льву Матвеевичу Зеленому. Портал "Научная Россия" и журнал "В мире науки" от всей души поздравляют Льва Матвеевича и желают ему крепкого здоровья, творческих успехов, вдохновенья и новых открытий! Искренне надеемся на продолжение дружбы и сотрудничества! Лев Матвеевич Зеленый родился 23 августа 1948 года в Москве.
    789
  • 10/10/2018

    Академик Александр Сергеев рассказал о проекте суперлазера

    Нынешнего лауреата Нобелевской премии по физике француза Жерара Муру и его работы хорошо знают в России, а ближе всех - в нижегородском Институте прикладной физики РАН. И не только знают, но и намерены развить деловое партнерство в рамках международного проекта XCELS - одного из шести научных мегапроектов, инициированных Россией.
    735
  • 05/10/2016

    Исполняется 100 лет со дня рождения Виталия Гинзбурга

    ​Виталий Лазаревич Гинзбург, или В.Л. (как его называли многие коллеги), был необычной яркой личностью. А более молодые сотрудники называли его последним динозавром. Не только потому, что в отличие от них, работавших строго на своей научной делянке, он был универсалом.
    1439
  • 02/10/2018

    Академик Борис Патон: Эверест в науке

    ​"Чаепития в Академии" - постоянная рубрика Pravda.Ru. Писатель Владимир Степанович Губарев беседует с выдающимися учеными. Сегодняшним гостем проекта "Чаепития в Академии" можно назвать и великого русского ученого академика АН СССР и РАН, президента Академии наук Украины Бориса Евгеньевича Патона.
    689
  • 27/02/2018

    Российские физики пробили терагерцовым импульсом алюминиевую фольгу

    ​Российские физики впервые увидели, как тонкая алюминиевая фольга разрушается в результате воздействия короткого импульса интенсивного терагерцового излучения (частота порядка одного-двух терагерц).
    994