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