21 ноября 2022

К 80-летию НИЯУ МИФИ в университете создают новый токамак

80-летие университета – хороший повод поговорить о его долгосрочных планах. Одно из самых любопытных событий, запланированных в Институте ЛаПлаз НИЯУ МИФИ на ближайшие годы, – разработка и создание нового токамака «МИФИСТ-1», технически более совершенного, чем уже имеющаяся в университете установка «МИФИСТ-0».  Работы поддержаны программой «Приоритет 2030».

Токамак (тороидальная камера с магнитными катушками) – установка для удержания плазмы в магнитном поле с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза. Еще в 2019 году в НИЯУ МИФИ был создан учебно-демонстрационный токамак «МИФИСТ-0», причем на начальном этапе его создание финансировалось не только средствами университета, но и частными пожертвованиями выпускников кафедры физики плазмы. В дальнейшем развитие токамака активно поддерживала Госкорпорация «Росатом».

«МИФИСТ-0» предназначен прежде всего для проведения практических работ со студентами, однако его используют и в научных исследованиях, к тому же установка постоянно модернизируется. Так, за прошедшие годы в «МИФИСТе-0» полностью заменили электромагнитную систему – это позволило создавать более высокое, более равномерное и более стабильное магнитное поле. Систему предыонизации (создания первичной плазмы) оснастили блоком измерения мощности, что позволяет оптимизировать мощность установки. На токамаке была испытана система лазерной интерферометрии плазмы, разработанная сотрудниками кафедры лазерной физики, сейчас аналогичная система прорабатывается для токамака Т-15МД. Совместно с сотрудниками ИОФ РАН ведутся работы по реализации ВЧ-нагрева плазмы. Как сказал старший научный сотрудник лаборатории «Физико-химические процессы в стенках термоядерных установок» Степан Крат, процесс создания и модернизации «МИФИСТа-0» позволил обучаться и участвующим в этом студентам, и сотрудникам университета.

Но сегодня на повестке дня – разработка новой установки «МИФИСТ-1». Стальная разрядная камера токамака уже изготовлена на Экспериментальном заводе научного приборостроения Российской академии наук (ФГУП ЭЗАН), однако само появление новой установки «в металле» произойдет не ранее 2025 года. В ближайшие 1,5 года планируется продолжить проработку устройства будущего прибора «на бумаге». Как рассказал Степан Крат, в процессе создания «МИФИСТа-0» приходилось учиться на собственных ошибках, и при создании нового токамака будет учтён весь полученный коллективом опыт.

«МИФИСТ-1» будет отличаться от своего предшественника большим количеством технических изменений, в частности рассматривается возможность использования высокотемпературных сверхпроводников для создания электромагнитного поля. Возможно, «МИФИСТ-1» станет первым токамаком в России с высокотемпературными сверхпроводниками, благо специалисты в этой области в МИФИ тоже есть. Также планируется, что новый токамак будет гораздо мощнее старого. Разработчики установки надеются, что им удастся достичь магнитного поля силой до 2 тесла, в то время как в «МИФИСТе-0» этот показатель не превышает 0,8 тесла. Кроме того, если в «МИФИСТе-0» имеется шесть портов для подключения аппаратуры, то у «МИФИСТа-1» их будет 36.

Когда появится «МИФИСТ-1», у его предшественника останутся чисто учебные функции, он будет использоваться прежде всего для лабораторных работ студентов бакалавриата. В планах ученых – создание возможностей для дистанционной работы с токамаком для студентов других университетов, как это имеет место, например, в чешском токамаке «Голем». Ну а новый токамак НИЯУ МИФИ будут использовать для исследований магистранты и аспиранты, работа на установке позволит им писать магистерские и кандидатские диссертации. 

Все проводимые над токамаками работы поддерживаются программой «Приоритет 2030», благодаря которой, в частности, «МИФИСТ-0» обзавелся блоком измерения мощности системы предыонизации и другой новой аппаратурой, создана конденсаторная. Благодаря собственной конденсаторной появляется возможность увеличить электрическую емкость системы питания «МИФИСТа» на 4,8 фарад при напряжении в 450 вольт. Кроме «Приоритета 2030» работа над установками также финансируется Государственной программой развития техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии (РТТН).