МИФИческая плазма

🔥 В течение этого года команде ученых NIF удалось несколько раз повторить успех эксперимента от 22 декабря 2022 года, когда был "достигнут" выход термоядерной реакции Q>1. На конференции FEC 2023 были представлены сводные результаты экспериментов на NIF (National Ignition Facility), а также технические решения, которые позволили достигнуть выхода реакции (термоядерная энергия/энергия лазеров) Q>1 в конце 2022 года. Было представлено, что за последние месяцы экспериментальной кампании удалось трижды повторить успех прошлого года, причем максимальный выход реакции Q≈1.9 при максимальной энергии лазеров 2.05 МДж (в 2022 году был достигнут Q≈1.5). Данные достижение были получены за счет оптимизации эффективности фокусировки лазерных лучей и параметров DT-мишени. Помимо этого, отмечалось, что важную роль в процессе оптимизации параметров экспериментов играли численное моделирование, машинное обучение и статистический анализ результатов предыдущих экспериментов, позволяющие строить прогностические модели для будущих экспериментов. Некоторые параметры NIF для справки: ⏺Число лазерных лучей: 192 ⏺Максимальная энергия: 2.05 МДж ⏺Диаметр Х длина хольраума: 9 мм Х 5 мм ⏺Давление при зажигании: >10¹¹ атм ⏺Плотность при зажигании: >10² г/см³ ⏺Температура при зажигании: >10⁸ К ⏺Число диагностик разного плана: > 120 🔗 У тех, кто регистрировался на конференцию, есть возможность ознакомиться с презентациями докладов.

23 октября на японском токамаке JT-60SA была получена первая плазма После продолжительных подготовительных работ и устранения проблем с системой сверхпроводящих катушек команде ученых из Японии и Европы удалось получить первую плазму на токамаке JT-60SA. Для получения более подробных результатов потребуется время, однако данный анонс делает JT-60SA самым большим действующим токамаком в мире. Новый токамак обладает в отличие от своих предшественников (JT-60, JT-60U) сверхпроводящими магнитными катушками, что позволяет надеяться на получение длительных разрядов и новых рекордов в удержании плазмы. Некоторые параметры токамака для справки: ⏺Большой радиус - 3 м ⏺Малый радиус - 1.18 м ⏺Тороидальное поле - 2.3 Т (NbTi) ⏺Ток плазмы - 5.5 МА ⏺Объем плазмы - ~140 м³ ⏺Материал первой стенки - CFC

❗️18 октября в 16.15 в рамках семинара института ЛаПлаз состоится доклад доктора физико-математических наук Анатолия Николаевича Зеленского на тему "Источники поляризованных ионов для ускорителей и коллайдеров высоких энергий". Анатолий Николаевич расскажет о последних достижениях в области разработки источников поляризованных протонов, дейтронов и ионов ³Не⁺⁺ для ускорителей высоких энергий и коллайдеров (RHIC и NICA). 📍 Семинар состоится в очном формате в аудитории К-716 НИЯУ МИФИ. Онлайн-трансляция пройдёт в системе IVA. 📱 Для получения ссылки обращаться к @tgk_1l.

На стеллараторе LHD была продемонстрирована возможность реализации реакции p+¹¹B→3α+8.7 МэВ в термоядерных установках с магнитным удержанием плазмы. ⏺В феврале этого года коллаборация групп ученых со стелларатора LHD и из частой компании TAE Technologies опубликовала в Nature Communications результаты "первого в своем роде" эксперимента, Отметим, что в ходе pB-реакция не образуется нейтронов, а рождается три альфа-частицы, поэтому она считается одним из возможных путей реализации безнейтронного термоядерного синтеза. Исследования в этом направлении в других системах проводятся достаточно давно, например, в лазерной плазме и в экспериментах по столкновению пучков протонов с боровой мишенью. ⏺В данном эксперименте (Bₜ=2.75 Т, Tₑ~2 кэВ, <nₑ>~2×10¹⁸ м⁻³) бор доставлялся в установку в виде порошка непосредственно в ходе разряда. Такой способ апробируется сейчас на многих установках для “real time” нанесения защитных пленок на стенки и приводит к заметным улучшениям параметров удержания плазмы. Таким образом, примесь бора присутствует сейчас в плазме многих установок, но в данном случае она использовалась как исходный ингредиент термоядерной реакций. ⏺Ввод быстрых атомов водорода в систему осуществлялся путем тангенциальной инжекции нейтрального пучка (2 МВт, 160 кВ), а детектирование альфа-частиц, образованных за счет pB-реакции, – при помощи кремниевого детектора. Интерпретация результатов экспериментальных измерений проводилась путем сравнения с моделированием, что позволило оценить частоту pB-реакций на уровне порядка 4-5×10¹² реакций/с. 📖 Статья представлена в открытом доступе и с ней можно ознакомиться по ссылке

📆 C 16 по 21 октября МАГАТЭ проводит 29-ую конференцию по термоядерной энергетике (FEC 2023) Конференция направлена на обмен результатами исследований и разработок как в национальных, так и в международных программах термоядерного синтеза, а также представлении последних достижений в теории физики термоядерного синтеза, технологических и инженерных вопросах термоядерных установок. ✅ Организаторы предлагают возможность дистанционного участия для желающих. Для этого необходимо зарегистрироваться по ссылке 📖 С предварительной программой конференции можно ознакомиться здесь

В этот четверг 12 октября в 18:00 на университетском Science Slam выступят сразу трое представителей кафедры, аспиранты Максим Гришаев и Евгений Станкевич, а также доцент Ярослав Садовский. Приходите поддержать наших участников!

В совещании STAC комитета ИТЭР принял участие и.о. заведующего кафедрой физики плазмы Ю.М. Гаспарян, что позволило побывать на центральной площадке сборки токамака. Прикладываем фотографии с места событий 📸

📰 В ИТЭР на совещании комитета STAC рассмотрели обновленный план сборки и экспериментальных кампаний ⏺В рамках совещания STAC (Science and Technology Advisory Committee) командой ИТЭР был представлен проект изменений в план реализации сборки и исследований на токамаке. Напомним, что многие элементы токамака уже доставлены в ИТЭР, установлены две нижние катушки полоидального поля, однако, далее обнаружились дефекты в изготовлении отдельных элементов вакуумной камеры и теплового экрана. В настоящее время проводятся активные ремонтные работы, а для минимизации задержек в достижении основной цели - демонстрации горения дейтерий-тритиевой плазмы с Q = 10 (отношение произведенной термоядерной энергии к вложенной в плазму), запланированной на 2035 год, предлагается ряд коррекций в план работ. ⏺Одним из наиболее существенных изменений должна стать замена материала облицовки первой стенки с бериллия на вольфрам. Предполагается, что это позволит на начальной стадии обойтись без активного охлаждения обращенных к плазме элементов, а также минимизирует риски серьезных повреждений при срывах плазменного разряда. Вместе с тем, предельно допустимый уровень примесей вольфрама в плазме на несколько порядков меньше, что потребует дополнительных мер по подавлению потока распыленных частиц в плазму. В частности, предполагается периодическое использование процедуры боронизации стенок. Расчеты, выполненные командой ИТЭР, и опыт европейских токамаков позволяют надеяться, что возникающие на этом пути проблемы можно преодолеть. Вольфрам рассматривается многими странами как материал первой стенки в проектах ДЕМО-реакторов, его также предполагалось попробовать в ИТЭР после экспериментов с бериллием, теперь этот шаг хотят сделать раньше.

С 18 по 22 сентября в Сочи прошла XX Всероссийская конференция «Диагностика высокотемпературной плазмы» ⏺Основное внимание уделялось обсуждению статуса разработок и изготовления диагностических систем для международного реактора ИТЭР и определению приоритетных диагностик для проекта российского токамака с реакторными технологиями ТРТ. Помимо традиционных вопросов в этом году была проведена отдельная секция, посвященная выбору материалов облицовки первой стенки термоядерных установок. Как уже отмечалось, этот вопрос стал особенно остро из-за возможной замены облицовочного материала в ИТЭР. ⏺Сотрудники и аспиранты кафедры представили результаты своих проектов, реализуемых на токамаках Т-15МД (НИЦ «Курчатовский институт»), Глобус-М2 (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) и, конечно, собственном токамаке МИФИСТ. В рамках секции по материалам первой стенки от МИФИ были представлены работы, направленные на реализацию возобновляемой поверхности стенки на основе жидких металлов или осаждения пленок при инжекции вещества в ходе рабочих разрядов. Такой подход кажется на сегодняшний день наиболее перспективным для будущих термоядерных реакторов, т.к. позволяет увеличить срок службы элементов стенки. Подробнее о конференции можно прочитать здесь.

❗️Завтра в рамках открытого научного семинара ГК Росатом по вопросам управляемого термоядерного синтеза и плазменных технологий пройдет обсуждение возможной замены материала облицовки первой стенки токамака ИТЭР с бериллия на вольфрам. Семинар проходит в преддверии совещания STAC (Science and Technology Advisory Committee) ITER, которое пройдет 27-29 сентября, где этот вопрос будет в центре всего обсуждения. Возможно дистанционное участие.

🎊 Поздравляем всех студентов и преподавателей с началом учебного года! С нетерпением ждем новой встречи и желаем больших успехов в учебе и научной работе! А первые занятия уже начались 👆

🎬В дополнение к предыдущему посту: ЯрГу подготовил ролик о прошедшей конференции.

Студенты и аспиранты кафедры приняли участие в 26-й международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью» в Ярославле. Дипломами за лучшие доклады среди молодых участников были отмечены студенты 3 курса Леонид Ашаев и Денис Черный, а также аспирант Никита Ефимов. 🗣Ю. М. Гаспарян, и.о. зав. кафедрой физики плазмы: Конференция ISI проходит раз в два года и собирает российских и зарубежных специалистов из самых разных областей. Обсуждается взаимодействие различных ионов, от моноатомных до кластеров в несколько тысяч атомов, с металлами, полупроводниками, тонкими пленками и двумерными материалами. Если в термоядерных установках бомбардировка ионами стенок приводит обычно к негативным явлениям, то во многих других приложениях ионы имеют положительное воздействие: ⏺Ионная имплантация позволяет получать новые материалы для электроники. ⏺В криминалистике или археологии ионное распыление позволяет восстановить стертый рельеф поверхности. ⏺Регистрация отраженных от поверхности ионов с различной энергией является очень чувствительным инструментом для определения состава поверхности и используется для анализа наноразмерных объектов. Участие в этой конференции всегда дает много пищи для размышлений, позволяя обсудить свои результаты и получить актуальные знания из смежных областей.

Игорь Егоров, руководитель лаборатории плазменных ракетных двигателей Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ поделился свои мнением о причинах срыва космической миссии «Луна-25»: «Современная Россия ещё ни разу не сажала космические аппараты на другие космические тела, - отмечает эксперт. - Безусловно, у СССР был обширный опыт с посадочными аппаратами: первая мягкая посадка на Луну, первая мягкая посадка на Марс, первая мягкая посадка на Венеру – все они за СССР. Но с тех пор, как советские специалисты успешно посадили на Луну свой последний аппарат, прошло уже 47 лет… Те люди уже давно на пенсии, а многих и вовсе нет с нами. Луну-25 создавало новое поколение разработчиков, которым нужно с нуля набираться опыта». Игорь Егоров также напомнил, что прежде, чем советская "Программа Е-6" закончилась успешной посадкой Луны-9, три аппарата (Луна-5, Луна-7 и Луна-8) разбились о Луну, а другие и вовсе пролетели мимо, либо не долетели. «Луна-25 смогла успешно выйти на окололунную орбиту и испытать на ней свои приборы - это уже не мало для первой попытки, - констатирует ученый. - Это позволяет рассчитывать, что следующий аппарат - «Луна-26» - рассчитанный именно на орбитальную работу, выполнит свою программу в полном объёме. Сейчас важно понять, в чём именно была недоработка «Луны-25», и к моменту запуска следующего посадочного аппарата - «Луна-27» - учесть и исправить эти моменты».

В ходе приемной кампании НИЯУ МИФИ проводит марафон стримов о различных научных направлениях нашего института. Если Вы еще не успели посмотреть, то мы собрали подборку записей эфиров, которые близки к тематике нашей кафедры: ⏺Игорь Егоров – Святобор-1: первый спутник МИФИ уже на орбите ⏺Александр Пришвицын – Как зажечь искусственное солнце на планете Земля? ⏺Григорий Тарасюк – Водородная энергетика. Стоит ли игра свеч? ⏺Кузнецов Андрей Петрович – Зажигающий звёзды ⏺Арсений Евсин – Плазмотест Больше материалов можно найти по хэштегу: #все_ответы_в_науке_МИФИ

Инженерный подкаст №31: Термоядерный реактор: наука о том как скрутить солнце в бублик На самом ли деле термоядерная энергетика безопасна для человечества? Как удержать энергию звезд в металлическом бублике? И когда термоядерный реактор начнем выдавать больше энергии, чем забирает? В новом выпуске Инженерного подкаста вместе с создателями токамака НИЯУ МИФИ поговорили о токамаке – наиболее перспективном и распространенном типе термоядерного реактора, и о том, когда он начнет питать лампочки у нас дома. Где послушать? во ВКонтакте на Apple Podcasts на Яндекс Музыке #все_ответы_в_науке_МИФИ #инженерный_подкаст

💬 В летний период у преподавателей появляется чуть больше свободного времени и нам удалось взять интервью у Натальи Александровны Кирневой, начальника Лаборатории физики горячей плазмы отдела Т-10, по совместительству, выпускника и преподавателя нашей кафедры

Сегодня в 18.00 на очередном стриме МИФИ пройдет беседа о токамаках с научным сотрудником кафедры Александром Пришвицыным "Как зажечь искусственное солнце на планете Земля?"

💲Не так давно большое внимание привлекла новость о подписании договора на поставку к 2028 году "термоядерной" электроэнергии между Microsoft и частной компанией Helion Energy. На последнем заседании семинара «Управляемый термоядерный синтез и плазменные технологии» Госкорпорации «Росатом» прошло обсуждение как этой новости, так и, в целом, текущего состояния исследований импульсных термоядерных устройств на базе потоков плотной замагниченной плазмы. Обсуждение проходило по материалам доклада научного руководителя отделения магнитных и оптических исследований АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» Житлухина Анатолия Михайловича. С полной презентацией доклада можно ознакомиться по ссылке, а здесь мы бы хотели отметить экспертную оценку Анатолия Михайловича, касающуюся реализуемости устройства Polaris (следующий прототип термоядерной установки компании Helion) в качестве энергетического термоядерного реактора. Давалась оценка по трем пунктам. ⏺Достижение положительного энергетического выхода: На создаваемой установке Polarisв период до 2028 года возможно достижение положительного энергетического выхода в Т + D = ⁴He + n реакции в однократных импульсах ⏺Возможность импульсно-периодической работы: Для вывода о возможности импульсно-периодической работы требуется провести дополнительный анализ и, по-видимому, она осуществима только при существенном увеличении времени жизни сжимаемого компактного тороида ⏺Возможность работы устройства в безнейтронном режиме на реакции ³He + D = ⁴He + p: Возможность реализации работы устройства в безнейтронном режиме в обозримом будущем нереалистична В докладе также приводится информация о текущих работах в АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ» по этому направлению. Студенты нашей кафедры могут принять участие в работах по данной тематике в ходе обучения в рамках НИР.