Коллектив Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН разработал и изготовил генераторы мощных пучков частиц нового поколения для экспериментов с термоядерной плазмой. Разработка новосибирских ученых была успешно использована в экспериментах на плазменной установке С2-У американской компании Tri Alphа Energy (TAE), в ходе которых были получены впечатляющие результаты по удержанию плазмы с температурой в 10 миллионов градусов.

В настоящее время наиболее изученной термоядерной системой является токамак – тороидальная установка для магнитного удержания плазмы, имеющая вид кольца. В токамаках достигнуты параметры плазмы, наиболее близкие к реакторным значениям. Этот подход лежит в основе создаваемого в настоящее время экспериментального термоядерного реактора ИТЭР, в работах над которым активное участие принимают российские ученые, в том числе – из новосибирского Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.

Частная калифорнийская компания Tri Alphа Energy разрабатывает собственный оригинальный тип установки, в которой для удержания плазмы используется конфигурация с обращенным магнитным полем (FieldReversedConfiguration, FRC). Такой подход позволяет совместить преимущества так называемых линейных магнитных ловушек и токамаков. Ожидается, что в этой конструкции удастся реализовать экологически чистую безнейтронную термоядерную реакцию синтеза ядра протона и изотопа бора с образованием трех альфа-частиц. Во время недавних экспериментов, проведенных на исследовательской установке C2-У, произошел впечатляющий прорыв: удалось получить режим устойчивого поддержания горячей плазмы (Phys. Plasmas 22, 056110 (2015)).

В ходе экспериментов плазма стабилизировалась ионами, создаваемыми в ней мощными пучками атомарного водорода. Источником атомарных пучков стали уникальные генераторы, разработанные и изготовленные в рамках контракта с компанией Tri Alphа Energy в новосибирском ИЯФ СО РАН под руководством заместителя директора института, доктора физико-математических наук Александра Александровича Иванова. Важно отметить, что разработка новосибирских физиков подтвердила отсутствие принципиальных ограничений по дальнейшему увеличению параметров генераторов пучков для перехода в стационарный режим работы, который требуется для термоядерного реактора.

ИЯФ СО РАН является мировым лидером по разработке и изготовлению генераторов атомарных пучков для термоядерных исследований. Институт поставляет их не только компании Tri Alphа Energy, но и в ведущие исследовательские центры России, Германии, Швейцарии, США и в другие страны. Такие пучки используются в большинстве проектов термоядерных установок будущего.

Сотрудничество ИЯФ СО РАН с TAE не ограничивается поставкой исследовательского оборудования по коммерческим контрактам. Институт является ведущим научным центром в области разработки линейных термоядерных систем, имеющих много общего с развиваемой ТАЕ концепцией. Сотрудники ИЯФ СО РАН активно участвуют в экспериментах, проводимых на установке C2-У, а американские физики – в совместных исследованиях на открытых магнитных ловушках в Новосибирске.

В основе успешной разработки ИЯФ СО РАН для TAEлежат опыт и знания, полученные в ходе исследований на уникальных научных установках института – открытых ловушках ГОЛ-3 и ГДЛ. В последние годы здесь был совершен прорыв к термоядерным параметрам плазмы. В развитие этого направления в институте разработан собственный, альтернативный токамаку, проект многопробочной газодинамической ловушки – ГДМЛ, который в случае успешной реализации, позволит создать конкурентоспособный термоядерный реактор на основе дейтерий-тритиевой и дейтерий-дейтериевой реакции.

Краткая справка об ИЯФ СО РАН

Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера (ИЯФ СО РАН) – крупнейший академический институт страны, один из ведущих мировых центров в области физики высоких энергий и ускорителей, физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза. В институте ведутся крупномасштабные эксперименты по физике элементарных частиц на электрон-позитронных коллайдерах и уникальном комплексе открытых плазменных ловушек, разрабатываются современные ускорители, интенсивные источники синхротронного излучения и лазеры на свободных электронах. По большинству своих направлений Институт является единственным в России.

Уникальные установки и оборудование ИЯФ СО РАН составляют основу инфраструктуры для широкого спектра междисциплинарных научных и научно-технологических исследований, проводимых в созданных при Институте центрах коллективного пользования: Сибирском Центре синхротронного и терагерцового излучения, Центре фотохимических исследований, Центре геохронологии кайнозоя, Центре электронно-лучевых технологий. Возможностями этих центров ежегодно пользуются сотни организаций.

ИЯФ СО РАН отличает широкое многолетнее международное сотрудничество с большинством крупных зарубежных и международных центров. Яркий пример такого сотрудничества – участие Института в создании Большого Адронного Коллайдера в Европейском Центре Ядерных Исследований (г. Женева). В рамках этого сотрудничества ИЯФ СО РАН разработал, изготовил и поставил в ЦЕРН уникальное высокотехнологичное оборудование стоимостью около 200 миллионов швейцарских франков. Институт играет важную роль в ряде крупных российских проектов.

ИЯФ СО РАН ведет активную работу по подготовке научных и инженерно-технических кадров высшей квалификации. Институт является базовым для шести кафедр физического факультета НГУ и физико-технического факультета НГТУ, на которых обучается более 200 студентов. В аспирантурах ИЯФ СО РАН и университетов обучается около 60 молодых сотрудников Института. Ежегодно около 15 выпускников аспирантур пополняют ряды научных работников ИЯФ СО РАН, обеспечивая преемственность ведущих научных школ Института.

Краткая справка о компании Tri Alphа Energy

(по материалам Wikipedia)

Tri Alphа Energy (TAE) - калифорнийская компания, созданная для развития безнейтронной термоядерной энергетики. TAE основана в 1998 году физиками Норманом Ростокером (Университет Калифорнии) и Хендриком Монхорстом (Университет Флориды). Компания занимается коммерциализацией разработок в области термоядерных реакторов на основе плазменной конфигурации с обращенным магнитным полем. TAE финансируется частными инвесторами и венчурными фондами. Среди акционеров TAE – российская компания «Роснано».