Аспирант Института ядерной физики им. Г.И.Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН), выпускник Новосибирского государственного университета и Физико-математической школы при НГУ (СУНЦ НГУ) Олег Сотников выиграл стипендию Правительства РФ. Стипендия дана за успешную работу в рамках физического эксперимента на мощном высоковольтном инжекторе с энергией до 1 миллиона электронвольт для нагрева плазмы в магнитных ловушках. Эта разработка ИЯФ СО РАН является прототипом инжектора для установки американской компании Tri Alphа Energy, в которой для удержания плазмы используется конфигурация с обращенным магнитным полем.

Одна из задач в исследованиях по управляемому термоядерному синтезу – это эффективный нагрев плазмы. Например, в строящемся международном экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР плазма будет нагреваться до 150 миллионов градусов. Чтобы достичь такой температуры, помимо других методов, используется инжекция пучков нейтральных атомов, которые генерируются высоковольтным инжектором.

Олег Сотников на стенде по исследованию транспортировки пучка отрицательных ионов

Мощный высоковольтный инжектор с энергией до 1 миллиона электронвольт​

В высоковольтном инжекторе ИЯФ СО РАН отрицательные ионы водорода ускоряются до энергии 1 миллион электрон-вольт, а затем с высокой эффективностью преобразуются в пучок быстрых атомов. По величине инжектор сравним с двухэтажным зданием.

«В современных магнитных ловушках для нагрева большого объема плазмы нужна высокая энергия частиц, – объясняет доктор физико-математических наук, профессор Юрий Иванович Бельченко, – для ИТЭР, например, требуются мощные пучки с энергией инжекции от 500 киловольт до 1 МэВ. Создание инжектора такого пучка является очень сложной задачей».

Особенность ИЯФ СО РАН в том, что молодые специалисты полноправно вовлечены в решение задач института. «Олег работает в экспериментах по генерации мощного пучка отрицательных ионов водорода. Это экзотические частицы, которые при высокой энергии легко теряют «лишний» заряд, то есть становятся атомами. Он помогал нам строить источник этого пучка, а сейчас активно участвует в работе на большой экспериментальной установке. Он управляет экспериментом, наблюдает за параметрами пучка, ищет варианты их оптимизации» – прокомментировал Юрий Бельченко.

Стенд по исследованию транспортировки пучка отрицательных ионов

«Источником и ускорителем ионов занимается большая команда, – пояснил Олег Сотников, – я участвовал в его сборке, а сейчас моя часть работы заключается в подготовке экспериментов, их планировании и запуске ионного источника. В начале рабочего дня производится запуск основных систем: питания ВЧ разряда и высоковольтных выпрямителей. Затем постепенно увеличивается мощность, вкладываемая в плазму разряда и ток пучка, а также энергия пучка отрицательных ионов. Далее следует запланированный эксперимент – исследуются эмиссионные характеристики источника отрицательных ионов, формирование и транспортировка пучка».

Институт ядерной физики является одним из мировых лидеров в создании инжекторов. Его сотрудники построили более 50 инжекторов атомарных пучков для разных установок мира. Это ГДЛ в ИЯФ СО РАН (Новосибирск), токамак TCV (Лозанна), токамак COMPASS (Прага), Frascati Tokamak Upgrade (Фраскатти), Alcator C-Mod (Бостон) и другие.

«В ИЯФ возможностей для развития по моей специальности, – говорит молодой ученый, – больше, чем где бы то ни было. Кроме того, работа здесь позволяет вести интересный образ жизни, много путешествовать, обмениваясь опытом с коллегами по всему миру».