Физики РУДН определили оптимальные условия удержания высокоэнергичных плазменных сгустков в магнитной ловушке пробочного типа

Физики РУДН определили оптимальные условия удержания высокоэнергичных плазменных сгустков в магнитной ловушке пробочного типа

Физики РУДН описали условия наиболее эффективной работы магнитной ловушки типа пробкотрон в авторезонансном режиме. Эти данные помогут лучше понять плазменные процессы в магнитных ловушках.

Плазма— это четвертое агрегатное состояние, не похожее по физическим свойствам на другие. Исследования плазменных состояний и явлений — одно из наиболее популярных направлений современной физики. Одно из потенциальных применений плазмы в будущем — управляемый термоядерный синтез. Для реализации синтеза ядер необходимо создание условий при которых высокотемпературная плазма определенной плотности удерживается в ограниченном объеме в течение времени необходимого для осуществления достаточного числа реакций. Удержание вещества с температурой несколько миллионов градусов требует применения оригинальных методов организации ограниченной области пространства, в котором локализована такая плазма. Применение обычных материалов бесперспективно ввиду малой температурной и радиационной стойкости. Для удержания вещества в таком состоянии применяются магнитные системы — магнитные ловушки со специфической топологией магнитного поля, ограничивающей область движения заряженных частиц. Наиболее перспективными на сегодняшний день с точки зрения УТС является семейство замкнутых тороидальных магнитных конфигураций. В основу строящегося международного проекта ИТЭР положена концепция советских ученых — Токамак. Наиболее простейщей конфигурацией для лабораторной плазмы является линейная ловушка с двумя областями усиления магнитного поля — «магнитными зеркалами» (поробкотрон). В лаборатории физики плазмы ИФИТ исследуется оригинальный способ генерации плазменных сгустков с энергичной электронной компонентой масштаба 0.5 МэВ в условиях гирорезонансного взаимодействия, предложенного и реализованного ранее.

«Ранее мы описали получение плазмы в условиях авторезонансного взаимодействия заряженных частиц с электромагнитными волнами — циклотронный авторезонанс . Такой подход реализуемый в условиях пробоктрона приводит к формированию долгоживущих сгустков плазмы. Это заполненное ионами облако электронов, со средней энергией порядка нескольких сотен кэВ, которые удерживается внешним магнитостатическим полем», — кандидат физико-математических наук Виктор Андреев, заместитель директора по научной работе Института физических исследований и технологий РУДН.

Экспериментальная установка оригинальной разработки представляет собой осесимметричную систему в которой СВЧ- резонатор помещен в магнитостатическое поле пробочной конфигурации и импульсное магнитное поле обеспечивающее поддержание авторезонансного режима работы. Экспериментальный стенд оснащен различными диагностическими системами, которые обеспечивают изучение процессов, имеющих место в условия поддержания авторезонансного режима генерации такой плазмы. В экспериментальных исследованиях изучаются радиационные потери такой плазмы в различных спектральных диапазонах — спектрометры оптический, радиочастотный и рентгеновский.

Физикам РУДН удалось установить оптимальное время между СВЧ-импульсами и изменением магнитного поля, которое обеспечивает максимальную эффективность ловушки (200 мкс). Определены объем, который занимает плазменный сгусток, а также количество заряженных электронов в генерируемых сгустках — около 50 миллиардов частиц с энергией порядка 350 кэВ в примерно 80 кубических сантиметрах.

«Полученные результаты и наблюдаемые закономерности генерации и удержания сгустков плазмы с горячей электронной компонентой в авторезонансном режиме позволяют перейти к более подробным экспериментальным и численным исследованиям основных плазменных процессов, в которых особенное внимание будет уделено увеличению плотности сгустков плазмы и их накопления», — кандидат физико-математических наук Виктор Андреев, заместитель директора по научной работе Института физических исследований и технологий РУДН.

Результаты опубликованы в журнале Physics of Plasmas.

Новости
Все новости
Наука
20 октября
«Небольшие биологические фабрики»: ученый РУДН Никита Митькин — о первых результатах исследования по «настройке» личинок на переработку разных видов отходов

Личинки мухи «чёрная львинка» в мире все чаще используются для утилизации отходов. Ученые института экологии РУДН поставили перед собой амбициозную задачу: понять, как тот или иной набор микроорганизмов в кишечнике личинок влияет на эффективность переработки разных видов отходов и как меняется состав микробиома в зависимости от условий питания. Никита Митькин — кандидат биологических наук, старший научный сотрудник института экологии РУДН, рассказал о первых результатах этого трехлетнего исследования. В частности, ученые доказали, что набор микроорганизмов микробиома способен перестраиваться. Теперь предстоит установить, какие именно изменения являются функционально полезными и можно ли воспроизвести их целенаправленно, «запрограммировав» личинок чёрной львинки на переработку определенного вида сырья.

Наука
20 октября
В РУДН разрабатывают прототип водородного источника электропитания

Коллектив института инженерных инновационных технологий РУДН под руководством старшего научного сотрудника Михаила Юрьевича Задорожного получил грант университета на разработку и исследование прототипа металлогидридной системы для аккумулирования энергии. Проект поддержан в рамках конкурса 2026 года на выполнение НИР/НИОКР научными коллективами под руководством молодых учёных.

Наука
19 октября
Я б в учёные пошёл: в РУДН рассказали школьникам и студентам о первых шагах в науке

Попробовать поискать ответ на вопрос, а почему происходит то или иное явление, — это уже наука, заявил на Фестивале науки в РУДН Фёдор Оцелюк, студент аграрно-технологического института. По его словам, разница между школьниками, студентами и настоящими учёными вовсе не в гениальности, а лишь в понимании того, «куда нести свой вопрос». Преподаватели и студенты дали советы будущим учёным, с чего именно начать путь в науку, как обрести единомышленников и стать частью научного сообщества.