24 марта 2022

Термоядерное будущее в деталях: что создают в ТРИНИТИ в рамках атомного нацпроекта

Страна Росатом

Лазер для гибридного реактора, электрореактивный космический двигатель, мощный источник нейтронов и токамак нового поколения — ​все это создается в ТРИНИТИ в рамках атомного нацпроекта. Часть идей ученых уже воплощены в железе. Корреспонденты издания «Страна Росатом» увидели их своими глазами и даже побывали внутри токамака.

Экспериментальный образец усилительного модуля (в центре). Это камера, обеспечивающая крепление активного элемента (ключевая часть лазера) и его охлаждение. Через внутреннюю камеру прокачивается газ под давлением порядка 10 атмосфер, температурой −123 °С. Проходя через модуль, рабочее излучение многократно усиливается.

Начальник отдела физики экспериментальных токамаков Сергей Мирнов рядом с Т‑11М — ​единственным действующим сейчас токамаком в России. На нем отрабатывают технические решения для термоядерной установки нового поколения — ​токамака реакторных технологий (ТРТ). Его построят в ТРИНИТИ.

Стенд лазерной интерферометрии, на котором испытывают клапаны для электрореактивного двигателя. Клапаны подают импульс газа в ускоритель, точно дозируя расход рабочего тела.

В лазере для гибридного реактора планируют использовать инновационную систему удаленной диодной накачки. Излучение от матрицы диодов с помощью линз собирается в луч необходимой конфигурации, который передается в усилительный модуль.

ТРИНИТИ создает мощный нейтронный источник на основе столкновения плазменных сгустков. На снимке — ​первый ускоритель системы. Позже в ней будет два ускорителя, «стреляющих» пучками плазмы навстречу друг другу. При столкновении пучков будут происходить реакции ядерного синтеза с выходом высокоэнергичных нейтронов. Основное применение источника — ​испытание материалов для термоядерного реактора.

Вячеслав Островский — ​руководитель проекта разработки макета драйвера для лазерного термоядерного синтеза. ТРИНИТИ совместно с ВНИИЭФ, МГТУ и другими научными центрами создает импульсно-­периодическую лазерную систему с частотой повторения импульсов 10 Гц. Уже есть стенд для исследования физических процессов и явлений, возникающих в активных элементах и криогенной системе. Стенд позволяет моделировать и испытывать самые разные лазерные схемы и отрабатывать подсистемы: установки криогенного охлаждения, удаленной диодной накачки и др. Все комплектующие стенда — ​российского производства.

Василий Немчинов — ​руководитель проекта разработки мощного источника нейтронов.

Ученые извлекают из токамака эмиттер после эксперимента с литием. Первая стенка термоядерного реактора испытывает самое разрушительное воздействие плазмы. Чтобы ослабить его, в ТРИНИТИ предлагают использовать инновационную жидкометаллическую литиевую защиту. Недавно впервые удалось осуществить внешнюю дозаправку эмиттерной системы Т‑11М литием без нарушения вакуумных условий в рабочей камере.

Константин Гуторов, руководитель проекта разработки электрореактивного космического двигателя, показывает прототип магнитно-­плазменного ускорителя с удельным импульсом не менее 100 км/c, созданный в рамках НИОКР в прошлом году. Это сердце двигателя, ключевой элемент всей системы.

Кусочек космоса в лаборатории — ​вакуумная камера обеспечивает условия для испытания ускорителя плазмы.