Российские ученые пытаются укротить плазму в сферическом токамаке
Специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого совместно с Физико-техническим институтом имени А.Ф. Иоффе РАН впервые экспериментально зафиксировали изменения электрического поля и скорости вращения плазмы на периферии термоядерной установки во время малых ELM-всплесков. Эти данные позволяют глубже понять процессы, происходящие на границе плазмы, и в дальнейшем использовать математические модели для их контроля в перспективных реакторах.
Исследования проводились на сферическом токамаке «Глобус-М2». В ходе экспериментов установлено, что при малых ELM-всплесках резко возрастают температура и плотность плазмы на её краю, изменяются токи за пределами основной области, ускоряются быстрые ионы и происходит потеря надтепловых электронов. Также фиксируется образование плазменных филаментов.
Выяснилось, что влияние всплесков распространяется глубже, чем считалось ранее: увеличение скорости вращения плазмы затрагивает несколько сантиметров внутренней области, а не ограничивается узкой зоной на границе. При этом температура электронов возрастает примерно в пять раз, плотность плазмы — вдвое, а скорость её вращения увеличивается на 50%. Плазменные филаменты могут перемещаться со скоростью до 10 километров в секунду.
По словам исследователей, несмотря на кратковременность — процессы длятся доли секунды — малые ELM формируют сложную и активную динамику на периферии плазмы. Они представляют собой самостоятельный режим, подчиняющийся собственным физическим закономерностям. В условиях Н-режима плазма удерживается магнитным полем, формируя на границе своеобразный барьер, сохраняющий тепло.
Полученные результаты имеют практическое значение для перехода от коротких экспериментальных импульсов к длительной и стабильной работе термоядерных установок. Режим с малыми ELM рассматривается как один из наиболее перспективных для будущих энергетических реакторов, поскольку более точное понимание процессов позволит контролировать нагрузку на стенки установки и повысить надёжность работы, сообщает ТАСС.
Рекомендуем также:
