научная статья по теме СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ФИЗИКЕ ПЛАЗМЫ И УПРАВЛЯЕМОМУ ТЕРМОЯДЕРНОМУ СИНТЕЗУ В РОССИИ В 2009 ГОДУ Физика

Текст научной статьи на тему «СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ФИЗИКЕ ПЛАЗМЫ И УПРАВЛЯЕМОМУ ТЕРМОЯДЕРНОМУ СИНТЕЗУ В РОССИИ В 2009 ГОДУ»

-- КОНФЕРЕНЦИИ

УДК 533.9

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ФИЗИКЕ ПЛАЗМЫ И УПРАВЛЯЕМОМУ ТЕРМОЯДЕРНОМУ СИНТЕЗУ В РОССИИ В 2009 ГОДУ

© 2010 г. И. А. Гришина, В. А. Иванов, Л. М. Коврижных

Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва, Россия Поступила в редакцию 04.05.2010 г.

Дан обзор научных работ и проведен анализ основных направлений исследований, представленных в докладах на ежегодной XXXVII Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу.

XXXVII Международная (Звенигородская) конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу состоялась в Звенигороде Московской обл. с 8 по 12 февраля 2010 г.

Организаторами конференции являлись 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 ПЛАЗ-МАИОФАН, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова.

Финансовую поддержку оказали Российский фонд фундаментальных исследований, Российская академия наук, ЗАО Научно-технологический центр ПЛАЗМАИОФАН и Техноинфо ЛТД.

На конференции было представлено 388 докладов из 92 российских и 41 иностранного научных центров, ведущих исследования по физике плазмы, УТС, плазменным и лучевым технологиям. Общее количество авторов докладов составило около 1000 человек.

Доклады относились к четырем направлениям физики плазмы:

1. Магнитное удержание высокотемпературной плазмы.

2. Инерциальный термоядерный синтез.

3. Физические процессы в низкотемпературной плазме.

4. Физические основы плазменных и лучевых технологий.

В рамках конференции как самостоятельное мероприятие работала секция по проблемам ИТЭР.

Тезисы докладов опубликованы [1].

Состоялись 4 пленарных заседания, на которых заслушано 14 обзорных докладов о результа-

тах отечественных и мировых исследований по указанным актуальным направлениям. Этим же направлениям была посвящена работа соответствующих секций конференции, на которых обсуждались 84 устных и 284 стендовых доклада.

Конференция традиционно открывалась обзорными докладами, представленными от коллективов крупнейших научных центров России, Европы и Америки.

В этом году отмечался юбилей — 100-летие со дня рождения И.Ф. Кварцхава — известного советского физика, специалиста в области газовой электроники и физики плазмы, одного из основателей Сухумского физико-технического института. В выступлении, посвященном этой дате, А.А. Рухадзе (ИОФ РАН) напомнил, что И.Ф. Кварцхава и его сотрудники выполнили большой цикл пионерских работ по исследованию электрического взрыва проволочек, электродинамическому ускорению ионизованного газа, по динамике высокотемпературной плазмы в сильноточных разрядах. Обнаруженные в опытах с плазмой эффекты дробного ускорения ионизованной среды, образования пространственно-периодических структур сильноточной плазмы, выброса плазменных оболочек из области удержания (эруптивные неустойчивости) и др., получившие и теоретические обоснования, являются существенным вкладом в физику плазмы и в решение вопросов, связанных с проблемой УТС.

Обзорные доклады, зачитанные на пленарных заседаниях, по существу подводили итоги работ по тематике конференции, проведенных за последний год. Были также представлены доклады по смежным с физикой плазмы проблемам.

Экспериментам по изучению нагрева и вращения плазмы, генерации волн и осаждению примесей, проводившимся в 2009 г. на крупнейшем действующем европейском токамаке JET, был посвя-

щен доклад Дж. Онгена (Лаборатория физики плазмы EPM/KMC, Брюссель, JET) "Обзор последних результатов JET в поддержку ИТЭР". На JET ведутся эксперименты, позволяющие моделировать в уменьшенном масштабе процессы, которые будут происходить на строящемся во Франции усилиями международного научного сообщества токамаке ИТЭР. Введена в эксплуатацию система ионного циклотронного резонансного нагрева плазмы, использующая антенны, сходные по конструкции с теми, которые предполагается использовать на ИТЭР. Эта система оптимизирована для целей устойчивого нагрева плазмы в Н-режиме с сильными МГД-колебаниями на периферии (ELMs). Продолжены исследования вращения плазмы в ICRH и омических режимах нагрева плазмы со стандартной и большой гофрировкой тороидального поля на JET. Вращение увеличивалось во всех случаях, когда повышалась гофрировка тороидального поля, причем наиболее выраженный эффект наблюдался у края плазмы в омической плазме, но в центре плазмы — при нагреве ICRH. Это соответствует доминантному транспорту тепловых ионов в омической плазме и транспорту быстрых ионов при нагреве ICRH. Рассказывалось о результатах экспериментов по очистке стенки камеры с помощью ионно-циклотронного нагрева, также крайне важных для ИТЭР. Докладчик остановился и на успехах, достигнутых в других областях, важных для ИТЭР. Это Н-режимы при высоком токе (до 4.5MA), L-H переходы и их порог по мощности в D и Не4 плазме, исследования по смягчению последствий срывов, подавление ELM пеллетами, вертикальными рывками шнура и резонансными магнитными возмущениями.

Доклад Л.Н. Химченко (РНЦ "Курчатовский институт") "Значение исследований на установке КСПУ для программы ИТЕР" касался проблем распыления элементов дивертора и стенки ИТЭР. На плазменной пушке КСПУ в ТРИНИТИ в рамках Европейско-Российского совместного эксперимента проводилось комплексное исследование эрозии диверторных пластин из вольфрама и СС-композита. Диверторные пластины изготовлены в соответствии со стандартами ИТЭР в Планзее (Австрия) Эти пластины распылялись при ИТЭРовских нагрузках, имитирующих ELM. Эксперименты показали, что при таких потоках энергии основным механизмом эрозии для вольфрамовых пластин является испарение, а для СС-композита — сублимация. Проведены исследования по образованию пыли при подобных нагрузках. Также было показано, что рост частиц за счет конденсации испаренного материала приводит к образованию фрактальной структуры c развитой поверхностью. Измерения потери массы пластин при длительной экспозиции и моделирование с помощью кодов: FOREV-2D, MEMOS-

2D, 3-D PHEMOBRID, PEGASUS, - которые могли вычислять ожидаемую эрозию СС-компо-зита, вольфрама и бериллия в ИТЭР при воздействии импульсных плазменных нагрузок, позволило оценить реальное время жизни диверторных пластин в ИТЭР. Исследование элементного и химического составов перепыленных материалов указало на возможность образования карбидов в диверторе ИТЭР

Большой интерес вызвал доклад И.Л. Иоси-левского (ОИВТ РАН, МФТИ) "Поляризация плазмы в массивных астрофизических объектах", в котором обсуждались вопросы поляризации плазмы, возникающей под действием гравитационного поля (и иных действующих на массу сил) в массивных астрофизических объектах вследствие различия масс ионов и электронов. Эта поляризация приводит в условиях локального термодинамического равновесия к существованию стационарного электростатического поля, действие которого по своей величине, в расчете на один протон, равно гравитационной силе. Эффекты кулоновской неидеальности вводились в рассмотрение как еще один источник такой поляризации. Рассмотрение было ограничено упрощенной ситуацией поляризации в термодинамически равновесной звезде без учета эффектов релятивизма и влияния магнитного поля. Рассмотрены как общий случай, так и предельные ситуации, отличающиеся степенью вырождения электронов. Дается краткий исторический комментарий. Обсуждались наиболее заметные особенности структуры и динамики массивных объектов, которые возможны как результат обсуждаемой поляризации и участия в ней "фактора неидеальности".

Темы следующих четырех пленарных докладов охватывали большинство наиболее важных направлений физики высоких плотностей энергии и инерциального термоядерного синтеза.

В докладе С.А. Белькова, С.Г Гаранина, Н.В. Жидкова, ГГ. Кочемасова и С.А. Сухарева (Институт ла-зерно-физических исследований РФЯЦ-ВНИИЭФ) "Экспериментальные исследования на лазерных установках РФЯЦ-ВНИИЭФ. Обзор последних результатов" рассказывалось о работах по созданию мощных лазеров и их применению для исследований как в области лазерного термоядерного синтеза, так и физики высоких плотностей энергии. Отмечалось, что в институте создан уникальный комплекс мощных лазерных установок. Это 12-канальный йодный лазер ИСКРА-5, 4-ка-нальный лазер на неодимовом стекле ЛУЧ, пета-ваттный комплекс ФЕМТО. В докладе дан краткий обзор текущего состояния каждой установки. Отмечалось, что на установке ИСКРА-5 была проведена большая серия экспериментов по исследованию мишеней непрямого (рентгеновского) сжатия. Исследованы как режим прогораю-

щей оболочки, так и режим абляционного сжатия. Также проведена большая серия экспериментов по исследованию уравнений состояния вещества, спектральных пробегов излучения в условиях облучения исследуемых образцов квазипланковским рентгеновским излучением. На установке ЛУЧ проведена большая серия экспериментов по исследованию ударной сжимаемости различных материалов при прямом воздействии лазерного импульса на образец. Важнейшим этапом развития исследований в области высоких плотностей энергии не только в РФЯЦ-ВНИИЭФ, но и в стране в целом, стало введение в строй петаваттного лазера ФЕМТО. На установке ФЕМТО получен лазерный импульс с длительностью 45 фс и энергией 30 Дж. Начаты первые эксперименты по исследованию генерации рентгеновского излучения при облучении плоской мишени ультракоротким лазерным импульсом.

Вопросы возможного практического использования существующих мощных лазеров на пути получения энергии в реакторе на основе лазерного термоядерного синтеза обсуждались в докладе В.Д. Зворыкина (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН) "Импульсно-периодические DPSSL и KrF лазерные драйверы для энергетических установок на основе термоядерного синтеза". Проанализированы существующие типы мощных лазеров и сделан вывод, что для целей построения реактора на основе лазерного термоядерного синтеза тольк

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.

Показать целиком