Научные коллективы
ГОЛ-З, ГОЛ-NB
гол голСМОЛА
СМОЛА - линейная винтовая многопробочная система, созданная для проверки новой концепции улучшенного удержания. Эта концепция основана на создании движущихся в системе отсчёта плазмы магнитных пробок, которое создается вращением плазмы в скрещенных радиальном электрическом и винтовом магнитных полях. Направление силы, действующей на плазму, зависит от направлений электрического и магнитного полей и направления спиральности обмотки. Торможение плазмы внешней силой может обеспечить лучшее продольное удержание по сравнению с уже проверенными методами, что делает возможным получение более высоких параметров термоядерной плазмы. При изменении направления вращения возможно ускорение плазменной струи. Это может послужить основой для создания мощных плазменных двигателей для дальнего космоса.
Исследование материалов для УТС
Исследование материалов для УТС
Исследования взаимодействия плазмы с поверхностью изучают взаимодействие на границе раздела между плазмой и материалами.
В фокусе исследований - теоретическая и экспериментальная поддержка разработки и валидации материалов, обращенных к плазме, для термоядерного эксперимента ITER и будущих устройств.
Взаимодействие плазмы и поверхности относится к сложным физическим, химическим и механическим процессам на границе раздела между плазмой и твердыми поверхностями. Эти взаимодействия являются критической проблемой для термоядерных реакторов, поскольку они определяют срок службы и производительность компонентов, обращенных к плазме (PFC), которые подвергаются воздействию высокого тепла и потоков частиц. Смягчение последствий взаимодействия плазмы с поверхностью необходимо для практической реализации ядерного синтеза в качестве чистого, устойчивого и безопасного источника энергии.
Взаимодействие плазмы с поверхностью включает в себя несколько явлений, в том числе напыление, ионную имплантацию, радиационное повреждение, эрозию, осаждение и повторное осаждение материала. Потоки энергии и частиц в плазме могут изменять свойства поверхности, такие как состав, структура, шероховатость и температура, что, в свою очередь, влияет на поведение плазмы. Взаимодействие между плазмой и КРМ сильно зависит от параметров плазмы, таких как плотность, температура и поток частиц, а также от свойств материала КРМ, таких как состав, площадь поверхности и геометрия.
В термоядерных устройствах с магнитным удержанием, таких как токамаки и стеллараторы, взаимодействие плазмы с поверхностью происходит в основном в области дивертора, где плазма выводится из конфайнментного объема для снижения тепловой нагрузки и нагрузки частиц на КРМ. Диверторная область предназначена для увеличения радиационных потерь плазмы путем введения примесей с низким и средним Z, таких как азот, неон, аргон, бор или литий, которые испускают излучение в видимом и ультрафиолетовом диапазоне. Радиационные потери охлаждают плазму и создают слой буферного газа, который уменьшает потоки тепла и частиц на КРМ. Выбор примесей зависит от их радиационных характеристик и совместимости с термоядерной средой.
Взаимодействие плазмы с поверхностью до сих пор не до конца изучено, и остается несколько проблем в прогнозировании и контроле его эффектов. Граница раздела плазма-поверхность представляет собой сложную и динамичную систему, в которой задействованы многочисленные масштабы, от атомного до макроскопического, и широкий спектр физических и химических процессов. Оптимизация режимов взаимодействия плазмы с поверхностью и разработка передовых КРП требуют создания точных моделей и диагностики.
В ИЯФ СО РАН существует несколько установок для изучения эрозии материалов.