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
2 ноября
Ученые РУДН разрабатывают подходы для поиска фунгицидных средств с минимальным воздействием на почву

Проект по развитию синтетических подходов к соединениям на основе селена, чтобы создать новые фунгицидные средства, стал победителем грантового конкурса РУДН.

Наука
2 ноября
«Гораздо больше, чем просто учебное заведение»: аспиранты РУДН из Африки рассказали, как занимаются наукой в Москве

Родиться в Танзании, удивить семью, решив стать геологом, и уехать изучать эту науку в Россию. Родиться в Нигерии в регионе, где овраги буквально разъедают землю, проходить обязательную Национальную молодёжную службу, где неожиданно узнать о РУДН и его возможностях — и поехать в Россию продолжать образование. Два аспиранта РУДН рассказали, как попали в университет и в чём Россия оказалась похожа на их страны.

Наука
28 октября
«Вдохновить на поиск глубинных причин»: как Африка и РУДН развивают науку

Инженерия и технологии, науки о жизни и медицине, естественные и социальные науки, менеджмент — основные направления научного сотрудничества между учёными Российского университета дружбы народов и их африканскими коллегами.

Общий объём публикаций за 10 лет — 884 работы, при этом среднее число цитирований на публикацию — 44,23, что говорит о признании работ научным сообществом и их существенном влиянии на область исследований. Средний нормализованный индекс цитируемости (FWCI, он показывает, как цитируется статья относительно других публикаций в той же научной области) составляет 2,61. Это на 161% выше среднемирового значения.