Уникальная научная установка «Сферический токамак Глобус-М»
Описание установки
Глобус-М — первый в России и один из трех крупнейших в мире сферических токамаков. Установка предназначена для исследования физических процессов и отработки технологий и инженерных решений, связанных с нагревом, удержанием и устойчивостью субтермоядерной плазмы в сферической конфигурации с дивертором.
Сферические токамаки представляют собой предельный случай обычного токамака и характеризуются малым отношением радиусов тора (аспектным отношением). Достигнутые на сферических токамаках результаты позволяют рассматривать установки данного типа в качестве привлекательной потенциальной основы для создания устройств масштаба термоядерного источника нейтронов, а также, в долгосрочной перспективе, термоядерного реактора.
Установка Глобус-М оснащена мощными системами дополнительного нагрева плазмы – инжекторами атомов высокой энергии и ВЧ - комплексом для нагрева на частотах ионного циклотронного резонанса. Для генерации в плазме безындукционного тока используется комплекс, позволяющий вводить в плазму электромагнитное излучение в диапазоне частот нижнего гибридного резонанса. Также токамак оборудован набором современных диагностических систем. Для проведения исследований разработаны многочисленные диагностические методики. Электропитание магнитной системы установки осуществляется непосредственно от городской электросети.
Основные характеристики | ||||
---|---|---|---|---|
Большой радиус плазмы, R (м) | 0,36 | Ток плазмы (MA) | 0,3 | |
Малый радиус плазмы, а (м) | 0,24 | Температура электронов (кэВ) | 1,5 | |
Аспектное отношение, R/a | 1,5 | Температура ионов (кэВ) | 1,0 | |
Вытянутость плазменного шнура | < 2,0 | Плотность плазмы (1020 м-3) | 2,0 | |
Тороидальное магнитное поле (Tл) | < 0,6 | Мощность сетевых источников питания (МВт) | 125 |
Источники дополнительного нагрева плазмы | |
---|---|
Инжекторы атомов (кэВ/МВт) | 40 / 1 + 50 / 1 |
Комплекс для ионного циклотронного нагрева (МГц/МВт) | 7,5-30/ 1 |
Комплекс для генерации безындукционного тока плазмы ГГц/МВт) | 2,45 / 0,5 |
Комплекс для безындукционного старта тока плазмы (МГц/МВт) | 920 / 0,1 |
Государственная поддержка
В 2014 году УНУ «Сферический токамак Глобус-М» вошлa в число победителей конкурса по мероприятию 3.1.1. Поддержка и развитие уникальных научных установок Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» и получил финансовую поддержку государства в лице Минобрнауки России (соглашение № 14.619.21.0001 от 15 августа 2014 г., уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI61914X0001.
В 2016 году исследования, проводимые на УНУ в интересах организаций-партнеров, получили финансовую поддержку со стороны Федерального агентства научных организаций России.
В 2017 году проект ФЦКП «Материаловедение и диагностика в передовых технологиях», в состав которого входит УНУ «Сферический токамак Глобус-М», по теме «Развитие Федерального центра коллективного пользования научным оборудованием Материаловедение и диагностика в передовых технологиях для проведения комплексных исследований в целях обеспечения реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации в области создания экологически чистой, ресурсосберегающей, безопасной гибридной ядерной энергетики» (шифр заявки «2017-14-595-0001-086») был поддержан в конкурсе Минобрнауки по Мероприятию 3.1.2 в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы». Уникальный идентификатор работ (проекта) RFMEFI62117X0018.
Научные задачи и Программа развития
Программа научных исследований, проводимых на УНУ Глобус-М, разработана в соответствии с Программой фундаментальных научных исследований государственных академий наук и включает в себя работы в рамках Государственного задания института и финансируемых программ и грантов. Программа направлена на решение комплексных междисциплинарных проектов по приоритетным направлениям развития науки и технологий Российской Федерации в области рационального природопользования и энергоэффективности, энергосбережения и ядерной энергетики.
Коллектив УНУ Глобус-М активно участвует в решение приоритетной научной задачи «Исследования и разработки физических принципов и технических решений эффективной и безопасной гибридной ядерной энергетики». Работы проводятся по следующим направлениям:
- Взаимодействие горячей термоядерной плазмы с быстрыми сверхтепловыми частицами, образующимися в процессе дополнительного нагрева плазмы с помощью ВЧ волн и пучков атомов высокой энергии.
- Взаимодействие горячей плазмы с мощным электромагнитным излучением в диапазоне частот нижнего гибридного резонанса при возбуждении в плазме безындукционного тока.
- Физика процессов в периферийной плазме, удерживаемой в диверторных магнитных конфигурациях со сложной формой поперечного сечения.
Работы по совершенствованию инфраструктуры УНУ проводятся в соответствии с Программой развития. Ключевыми мероприятиями Программы являются модернизация электромагнитной системы и источников электропитания токамака в целях расширения функциональных возможностей и улучшения инженерных и физических параметров. В результате модернизации магнитное поле и ток плазмы будут увеличены в 2-2,5 раза. Такое увеличение магнитного поля и тока приведет к существенному, в несколько раз, росту температуры и давления плазмы. Новая установка получит название Глобус-М2. Более подробно о планах ближайших работ можно ознакомиться в Программе научных исследований и на сайте УНУ