ФИЗИКА ПЛАЗМЫ, 2014, том 40, № 12, с. 1108-1114
-- КОНФЕРЕНЦИИ
УДК 533.9
СТАТУС ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ФИЗИКЕ ПЛАЗМЫ И УТС
В РОССИИ В 2013 ГОДУ
© 2014 г. И. А. Гришина, В. А. Иванов, Л. М. Коврижных
Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия e-mail: lmkov@fpl.gpi.ru Поступила в редакцию 20.05.2014 г.
Дан обзор наиболее интересных результатов, представленных на ежегодной XLI Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу. Проведен анализ главных направлений исследований в области физики плазмы в России.
DOI: 10.7868/S036729211412004X
ХЫ Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу (УТС) прошла в Звенигороде Московской области с 10 по 14 февраля 2014 г. Ее организаторами явились Научный совет по физике плазмы Российской академии наук, Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Научный совет РАН по комплексной проблеме "Физика низкотемпературной плазмы", Объединенный институт высоких температур РАН, Научно-технологический центр ПЛАЗМАИОФАН, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова.
На конференции было представлено свыше 300 докладов из 79 российских и 26 иностранных научных центров, ведущих исследования по физике плазмы, управляемому термоядерному синтезу, плазменным и лучевым технологиям; общее число авторов более 900.
Тематика охватывала пять направлений:
1. Магнитное удержание высокотемпературной плазмы.
2. Инерциальный термоядерный синтез.
3. Физические процессы в низкотемпературной плазме.
4. Физические основы плазменных и лучевых технологий.
5. Проект ИТЭР: шаг в энергетику будущего.
Этим темам была посвящена работа соответствующих секций, в которых обсуждались 75 устных и 218 стендовых докладов.
На четырех пленарных заседаниях заслушано 18 обзорных докладов о результатах отечественных и мировых исследований по актуальным направлениям физики плазмы, ее приложениям и некоторым смежным с физикой плазмы проблемам, проведенных в основном за последний год.
Конференцию открыл доклад Дж. Онгена (Королевская военная академия Бельгии, Брюссель)
"Последние результаты и тенденции развития термоядерных исследований в Европе". В нем подведены итоги проводившихся в течение трех лет экспериментов на токамаке JET по моделированию рабочих режимов ИТЭР. Тестировались первая стенка и дивертор (ПСД), изготовленные из бериллия и вольфрама. Оказалось, что эксплуатация JET в этих условиях имеет свои особенности. (i) Использование новых материалов ПСД привело к уменьшению излучения на периферии и в диверторе, и в результате нагрузка на ПСД значительно увеличилась как в стационарной фазе разряда, так и во время переходных процессов. А это требует рассмотрения радиационных сценариев. (ii) В противоположность углероду, который подвергается сублимации при тепловой перегрузке, металлические компоненты ПСД расплавляются. (iii) ПСД с металлическим и углеродным покрытием по-разному удерживают водород. (iv) Перенос вольфрама за счет столкновений проходит совершенно иначе, чем столкновительный перенос ионов Ве и С с низким Z, что ведет к накоплению вольфрама в центре плазмы.
В.Б. Минаев осветил "Задачи и статус проекта сферический токамак Глобус-М2" (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, НИИЭФА им. Д.В. Ефремова). Были изложены результаты работы сферического токамака Глобус-М. На этой установке к настоящему моменту достигнуты основные параметры плазмы, запланированные в середине 90-х годов при ее строительстве. Среди наиболее значимых результатов отмечены получение режимов с высокой плотностью (более 1020 м-3), сильный нагрев ионов с помощью нейтральной инжекции, успешное применение на сферическом токамаке ВЧ-нагрева на частотах ИЦР, а также безындукционный старт тока с помощью нижнегибридных волн. Представлены планы модернизации этого токамака, отвечаю-
щие новым задачам, стоящим сегодня перед установкой.
Доклад Б.В. Кутеева (НИЦ Курчатовский институт) "Коррекция дорожной карты Российской термоядерной стратегии" касался изменений в стратегии овладения энергией термоядерного синтеза. Стратегия, нацеленная на создание промышленной термоядерной электростанции (ПТЭ) в России к 2050 г., базируется на реализации управляемого синтеза в установках типа то-камак с удержанием дейтерий-тритиевой плазмы. Более четкое понимание временных масштабов проекта ИТЭР и начавшаяся в ряде стран деятельность по разработке проектов ДЕМО потребовали коррекции дорожной карты Российской термоядерной стратегии, которая обсуждалась в докладе. Проведена переоценка уровня реализуемости и эффективности гибридных систем "синтез-деление" на пути к ПТЭ. Отмечено, что до получения ИТЭР первых данных о физике горящей плазмы проектирование ДЕМО является рискованным.
A.В. Красильников (Проектный центр ИТЭР), знакомя слушателей с "Современным состоянием проекта ИТЭР", рассказал о достижениях в создании первого экспериментального термоядерного реактора, в общем, и изготовлении систем, за которые отвечает Россия, в частности. Россия не только выполняет свои обязательства, но и по техническим параметрам некоторых создаваемых систем опережает аналогичные системы, создаваемые остальными партнерами. Также обсуждались проблемы, возникшие в ходе сооружения ИТЭР: изменения технических решений некоторых систем, сдвиги графиков работ, требования к управлению проектом, финансовые проблемы. Особое внимание было уделено кадровым проблемам. Отмечалось, что необходимо финансировать обучение большего количества молодых специалистов для последующей работы в проекте ИТЭР.
B.В. Вихрев (НИЦ КИ) обобщил имеющиеся результаты по ширине спектра и анизотропии нейтронов, генерируемых в Z-пинчах. Рассматривался возможный механизм формирования анизотропии нейтронного излучения. Автор подчеркнул, что классический критерий Лоусона записан для плазмы, время удержания которой больше времени ион-ионных столкновений. Он является достаточным, но не необходимым в случае Z-пинча, где возможно инициирование самоподдерживающейся термоядерной реакции в не-максвелловской плазме.
Обсуждению комбинированных систем, сочетающих инерциальное и магнитное удержание термоядерной плазмы, посвящен доклад С.В. Рыжкова (МГТУ им. Баумана). "Теоретические и экспериментальные исследования магнитно-инерциаль-ного термоядерного синтеза" (МИТС). Дан обзор
работ по системам МИТС с лазерным драйвером и плазменными струями и возможным направлениям использования таких конфигураций. Основные экспериментальные данные последнего времени получены на американских и японских установках, при этом заметная часть исследований (например, PHD Experiment в США) проводятся в частных компаниях при частичном государственном финансировании. Возросший интерес к МИТС связан, прежде всего, с возможностью снизить требования к лазерному драйверу. При этом некоторые системы можно сделать весьма компактными, и развитие данного направления может оказаться очень быстрым, так как необходимые научные исследования не требуют многомиллиардных затрат на новые установки.
В.Б. Розанов (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН) в обзоре "Инерциальный синтез: наука и приложения — результаты и состояние проблемы по материалам IFSA-2013" рассказал о результатах, представленных на главной по данной тематике Международной конференции по инер-циальному синтезу, состоявшейся в 2013 г. в Японии. Основное внимание докладчиком уделено проблеме центрального зажигания и результатам, полученным уже после официального завершения в США программы National Ignition Campaign (NIC) на крупнейшей в мире лазерной установке NIF с энергией около 1.7 МДж. Нейтронный выход, зафиксированный на установке к 2013 г., составлял 10—15% от ожидаемого. Проведенный в работах, представленных на IFSA-2013, всесторонний анализ данных, накопленных за время проведения NIC, позволил выделить, по крайней мере, два ответственных за указанное расхождение эффекта: крупномасштабную асимметрию сжатия и перемешивание аблятора с горючим.
И.К. Красюк (ИОФ РАН) в подготовленном вместе с С.Ю. Гуськовым докладе "Конические мишени в исследованиях по инерциальному термоядерному синтезу (история и современное состояние)" проследил развитие подхода. Идея использования конических мишеней возникла при поиске простого способа ударной инициации термоядерных реакций в газообразном дейтерии, заполняющем коническую полость в сплошном материале большой плотности. Конические мишени стали составной частью перспективных современных конструкций мишеней ЛТС. Используя коническую мишень, можно инициировать термоядерную реакцию в небольшом объеме, а затем употребить выделяющуюся энергию для зажигания основной массы горючего.
В лекции В.В. Климова (ФИ РАН) речь шла о новой области нанооптики — наноплазмонике, — предметом которой являются оптические свойства металлических частиц и наноструктур, обу-
словленные колебаниями электронов проводимости. Современные технологии позволяют контролируемо создавать наночастицы весьма произвольных форм, а развитие вычислительных средств — предсказывать и оптимизировать их свойства. Особо отмечено, что свойства локализованных плазмонов критически зависят от формы наночастиц, что позволяет "настраивать" систему плазмонных резонансов на эффективное взаимодействие со светом или элементарными квантовыми системами (молекулы, квантовые точки).
В выступлении И.М. Подгорного (Институт астрономии РАН) обсуждалась физика солнечных вспышек. Прогресс последних лет в понимании этой физики достигнут благодаря рентгеновским измерениям в области 0.1—10 А и численному МГД-моделированию, в котором начальные и граничные условия задаются из измерений состояния солнечной поверхности в предвспышечном состоянии. Никаких предположений о механизме вспышки не вводится. Основную энергию вспышки уносят рентгеновское излучение и потоки плазмы с общей массой ~1016 г и скоростью до 108 см/с, вызывающие магнитные бури на Земле. Часто вспышки сопровождаются потоком релятивистских протонов с энергией до 20 ГэВ. Анализ динамики активных областей показал, что для появлени
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.