Новый режим улучшенного удержания плазмы был продемонстрирован на экспериментальном усовершенствованном сверхпроводящем токамаке (EAST), сообщили в Институте физических наук Хэфэя Китайской академии наук. В сообщении говорится, что новый высококонфайнментный и самоорганизующийся режим "Супер I-режим" "представляет надежность и совершенствование самой термоядерной установки, а также дает представление о том, как лучше поддерживать стабильную и длительную работу плазмы".
"Захватывающее открытие было сделано во время кампании токамака EAST в прошлом году, в ходе которой была реализована стационарная плазма с рекордной в мире длительностью импульса в 1056 секунд", - сообщили в Институте физических наук Хэфэя, - "Ученые с удивлением обнаружили, что по сравнению с I-режимом, первоначально наблюдавшимся на другой термоядерной установке, этот новый режим имел даже значительно улучшенное удержание энергии, поэтому он был назван Супер I-режимом".
Конфайнмент энергии в H-режиме достигается без накопления примесей в ядре, что приводит к уменьшению излучения примесей с помощью металлической стенки с высоким Z и нагрева ICRF (ионный циклотронный диапазон частот). I-режим имеет стационарный температурный пьедестал с краевыми локализованными модами, которые обычно отсутствуют, а плотность плазмы контролируется с помощью крионакачки дивертора.
График зависимости тройного продукта синтеза [ni(0)Ti(0)τE] от длительности плазмы t(s) для токамаков мегаамперного и мегаваттного классовВ настоящее время EAST продемонстрировал ограничение энергии, значительно превышающее I-режим и сравнимое с H-режимом. Кроме того, в течение длительного времени при высокой производительности плазмы тепловая нагрузка на компоненты, подвергающиеся воздействию высокотемпературной плазмы, была умеренной из-за отсутствия больших краевых локализованных мод.
Сообщая о своих результатах в статье в журнале Science Advancesexternal link, opens in a new tab, исследователи заявили, что помимо улучшенного удержания энергии, Супер I-режим также имеет преимущества по сравнению с другими сценариями, например, отсутствует центральное накопление металлических примесей в ядре, поток частиц на диверторе остается чрезвычайно стабильным, и поддерживается спокойное стационарное взаимодействие плазмы со стенками.
"Мы сохранили барьер внутреннего транспорта электронов в центре плазмы, который работал вместе с I-режимом на краю, после чего энергия была значительно ограничена", - отметил китайский ученый Чжан Бинь.
"Получение высокопроизводительного, стабильного и длинноимпульсного режима плазмы остается важнейшим вопросом [в развитии термоядерной энергетики]", - говорится в статье, - "Была получена устойчивая плазма с рекордной в мире длительностью импульса 1056 секунд, где плотность и пиковый тепловой поток дивертора хорошо контролировались, без накопления примесей в ядре, и был обнаружен и продемонстрирован новый режим высокого слияния и самоорганизации ("Супер I-режим”). Эти достижения способствуют интеграции технологии и физики термоядерной плазмы, что необходимо для работы устройств следующего поколения".
В документе отмечается, что для обеспечения реализуемости термоядерных реакторов необходимо поддерживать характеристики плазмы в течение длительного времени, что часто ограничено возможностями установки и ее подсистем, а также развитием плазменного сценария в зависимости от физики.
С момента своего первого запуска в 2006 году токамак EAST проводит два раунда кампании каждый год. Тысячи экспериментов были проведены независимо его собственной командой или коллективно с международным термоядерным сообществом. Каждый год EAST открывает заявку на научные исследования для всего мира. Международное сотрудничество реализуется в проведении экспериментов и обмене данными.
