Аспирант Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), выпускник Новосибирского государственного университета и Физико-математической школы при НГУ (СУНЦ НГУ) Олег Сотников выиграл стипендию Правительства РФ. Стипендия дана за успешную работу в рамках физического эксперимента на мощном высоковольтном инжекторе с энергией до 1 миллиона электронвольт для нагрева плазмы в магнитных ловушках. Эта разработка ИЯФ СО РАН является прототипом инжектора для установки американской компании Tri Alphа Energy, в которой для удержания плазмы используется конфигурация с обращенным магнитным полем.
Олег Сотников на рабочем месте
Одна из задач в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу – это эффективный нагрев плазмы. Например, в строящемся международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР плазма будет нагреваться до 150 миллионов градусов. Чтобы достичь такой температуры, помимо других методов, используется инжекция пучков нейтральных атомов, которые генерируются высоковольтным инжектором.
В высоковольтном инжекторе ИЯФ СО РАН отрицательные ионы водорода ускоряются до энергии 1 миллион электрон-вольт, а затем с высокой эффективностью преобразуются в пучок быстрых атомов. По величине инжектор сравним с двухэтажным зданием.
― В современных магнитных ловушках для нагрева большого объема плазмы нужна высокая энергия частиц, – объясняет доктор физико-математических наук, профессор Юрий Бельченко, – для ИТЭР, например, требуются мощные пучки с энергией инжекции от 500 киловольт до 1 МэВ. Создание инжектора такого пучка является очень сложной задачей.
Особенность ИЯФ СО РАН в том, что молодые специалисты полноправно вовлечены в решение задач института.
― Олег работает в экспериментах по генерации мощного пучка отрицательных ионов водорода. Это экзотические частицы, которые при высокой энергии легко теряют «лишний» заряд, то есть становятся атомами. Он помогал нам строить источник этого пучка, а сейчас активно участвует в работе на большой экспериментальной установке. Он управляет экспериментом, наблюдает за параметрами пучка, ищет варианты их оптимизации, – прокомментировал Юрий Бельченко.
― Источником и ускорителем ионов занимается большая команда, – пояснил Олег Сотников, – я участвовал в его сборке, а сейчас моя часть работы заключается в подготовке экспериментов, их планировании и запуске ионного источника. В начале рабочего дня производится запуск основных систем: питания ВЧ разряда и высоковольтных выпрямителей. Затем постепенно увеличивается мощность, вкладываемая в плазму разряда и ток пучка, а также энергия пучка отрицательных ионов. Далее следует запланированный эксперимент – исследуются эмиссионные характеристики источника отрицательных ионов, формирование и транспортировка пучка.
Институт ядерной физики является одним из мировых лидеров в создании инжекторов. Его сотрудники построили более 50 инжекторов атомарных пучков для разных установок мира. Это ГДЛ в ИЯФ СО РАН (Новосибирск), токамак TCV (Лозанна), токамак COMPASS (Прага), Frascati Tokamak Upgrade (Фраскатти), Alcator C-Mod (Бостон) и другие.
― В ИЯФ возможностей для развития по моей специальности, – говорит молодой ученый, – больше, чем где бы то ни было. Кроме того, работа здесь позволяет вести интересный образ жизни, много путешествовать, обмениваясь опытом с коллегами по всему миру.
Пресс-служба ИЯФ СО РАН
Фотографии Натальи Купиной, Николая Енина.
