МИФИческая плазма

⚡️ И.о. заведующего кафедрой физики плазмы Юрий Микаэлович Гаспарян вошел в состав экспертной группы ITPA DivSol. Экспертная группа ITPA DivSol (International Tokamak Physics Activity, Divertor & Scrape-Off-Layer) занимается международной координацией исследований в поддержку проекта ИТЭР по изучению процессов в пристеночной плазме и в стенках термоядерных установок. В состав ITPA входит восемь экспертных групп ученых из стран-участников проекта ИТЭР, работа которых сфокусирована на устранение оставшихся неопределенностей, связанных с дизайном и рабочими режимами токамака ИТЭР. 💬 Ю. М. Гаспарян: «Включение в состав группы ITPA DivSol от России – это признание высокого потенциала сотрудников кафедры и проводимых нами исследований. В настоящее время проходит бурное обсуждение возможности замены материала первой стенки в ИТЭР и соответствующих последствий, поэтому очень важно иметь возможность послушать ведущих экспертов из разных стран в этой области и высказать свое мнение».

🥉Поздравляем бакалавра кафедры Андрея Рожкова с бронзовой медалью в олимпиаде «Я-профессионал» по направлению «Лазерные, плазменные и радиационные технологии» и желаем ему дальнейших успехов 🙌🏻

🏆Опубликован список лучших статей журнала Nuclear Fusion на 2022 год. Победителем признана статья С. Брезинсека "Erosion, screening, and migration of tungsten in the JET divertor". Соавторами статьи являются сотрудник кафедры Степан Крат и выпускники кафедры Ирина Бородкина и Алина Ексаева. В статье обсуждается опыт использования вольфрамового дивертора в самом крупном на сегодняшний день токамаке JET, на основе которого проводятся экстраполяция для ИТЭР. Показано, что более 94% атомов вольфрама переосаждается вблизи места распыления, что обеспечивает приемлемый уровень примесей в центре плазменного шнура. Степан проводил экспериментальные измерения интегрального распыления вольфрамовых элементов стенки на ускорителе в Институте физики плазмы им. Макса Планка (Гархинг, Германия), Ирина и Алина участвовали в моделировании наблюдаемых явлений. 🙌 Желаем всем дальнейших успехов!

❗️На токамаке МИФИСТ-0 вводится в эксплуатацию СВЧ-интерферометр. ⏺Интерферометр предназначен для измерения средней концентрации электронов в плазме. В процессе работы интерферометра плазма зондируется волнами на частоте 94 ГГц (длина волны 3,2 мм). При прохождении через плазму у зондирующей волны возникает дополнительный набег фазы, пропорциональный интегралу от электронной концентрации вдоль траектории зондирующего луча. ⏺На данный момент проводятся измерения ВЧ-плазмы в токамаке МИФИСТ-0, генерируемой при помощи магнетрона. Первые результаты показали совпадение по величине и по кривой изменения плотности между данными с интерферометра и зонда Ленгмюра, вводимого в центральную область камеры. ⏺Настройку работы СВЧ-интерферометра проводили студент бакалавриата Сапронов Сергей и аспирант Авишак Басак при консультации Алексея Дрозда, участвующего в разработке аналогичной системы на Т-15МД.

🤖 Achieving controlled fusion gain in the laboratory: Experimental design and the role of AI МАГАТЭ совместно с МСЭ продолжают серию вебинаров о возможности использования искусственного интеллекта в сфере термоядерного синтеза. В ходе вебинара выступят сотрудники LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) с докладом, посвященным эксперименту NIF от 5 декабря 2022 года, когда был "достигнут" выход термоядерной реакции Q>1. В ходе доклада будет рассказано о том, как удалось достигнуть данного результата, и о том, какова была в этом роль data-driven моделей и искусственного интеллекта. 📅 Семинар пройдет 31 мая с 18.00 до 19.30 (Мск). У участников будет возможность задать интересующие вопросы при регистрации. Также на канале AI for Good будет доступна трансляция и запись вебинара.

🔥 Руководитель лаборатории плазменных ракетных двигателей Игорь Егоров поделился фотографиями первых огневых испытаний нового двигателя LENA. Пока продолжаются успешные испытания в лаборатории и на орбите Земли двигателей VERA для наноспутников, сотрудники лаборатории взялись за создание более мощного двигателя LENA (Linear Electromagnetic Nonstationary Accelerator) для микроспутниках, т.е. для более тяжелых космических аппаратов массой от 10 до 100 кг. От других двигателей подобного типа - абляционных импульсных плазменных двигателей рельсовой геометрии - разработка МИФИ отличается наличием магнитной системы. Сейчас идёт работа по её оптимизации, уже испытано несколько вариантов магнитной конфигурации.

❗️Полезные материалы 🌐 Международная организация МАГАТЭ в течение последних лет обеспечивает работу информационной системы FusDIS – Fusion Device Information System. Данная система включает в себя общую информацию о действующих, строящихся и проектируемых установках в области термоядерного синтеза.

В лаборатории «Физико-химические процессы в стенках термоядерных установок» совместно с ФТИ им. А.Ф. Иоффе разрабатывается методика дистанционного анализа содержания изотопов водорода на основе лазерного излучения. В конце 2022 года прошли успешные испытания в токамаке Глобус-М2. На видео, снятом в ходе проведения эксперимента, можно видеть вспышки плазмы, возникающие у поверхности под действием наносекундного лазерного излучения. При каждом импульсе происходит абляция тонкого поверхностного слоя, количество водорода в этом слое определяется как по спектроскопии плазменного факела, так и по изменению парциального давления в камере с помощью масс-спектрометрии. При меньшей энергии лазерного импульса реализуется неразрушающий режим десорбции захваченного газа. Такая методика открывает принципиально новые возможности регулярного контроля состояния поверхности стенки в ходе экспериментальной кампании. Похожие методы планируются для использования в ИТЭР и в российском токамаке ТРТ.

Немного фото со второго дня большой встречи выпускников кафедры (годы выпуска - 1990 и ранее)

📸 Выкладываем фотографии с первого дня Большой встречи выпускников. 🙌 Всегда рады всех увидеть снова! В комментариях можно поделиться своими фотографиями 😁

🎁 Подарок от коллег из АО "НИИЭФА" им. Д.В. Ефремова – элемент макета центральной сборки дивертора токамака ИТЭР. Теперь каждый студент кафедры сможет своими глазами посмотреть внутреннюю конструкцию одного из самых сложных элементов стенки ИТЭР. На срезе хорошо видна многослойная система (вольфрам-медь-бронза-сталь) и сечение канала охлаждения. АО "НИИЭФА" – ведущая российская организация в области разработки токамаков и других крупных электрофизических установок.

20-21 мая пройдет Большая встреча выпускников МИФИ! Будем рады видеть выпускников и всех желающих на кафедре физики плазмы (корп. 33). Организаторами будут проводиться экскурсии в новый научно-лабораторный корпус (НЛК), где можно будет посмотреть и наши новые лаборатории. Подробная информация в канале МИФИсТЫ.

🎉 Рады поделиться фотографиями нового отремонтированного лабораторного помещения в большом экспериментальном зале корпуса 33 вокруг установки ПР-2 (открытая магнитная ловушка «Пробкотрон»). 🔹 Установка имеет давнюю историю и была передана из Курчатовского института много лет назад. На ней проводились пионерские работы по изучению и подавлению желобковой неустойчивости плазмы. На кафедре многие годы она использовалась как линейный плазменный симулятор пристеночной плазмы термоядерных установок для изучения воздействия мощных тепловых и плазменных потоков на различные материалы. Исследовалась также возможность генерации высокочастотных автоколебаний в плазме при неустойчивости плазменно-поверхностного контакта. 🔹 В ходе ремонта установка ПР-2 также прошла серьезную модернизацию, в частности, установлены безмасленые вакуумные насосы. Рядом с ней разместились и новые современные экспериментальные установки: плазмохимический реактор с пучково-плазменным разрядом BPD-PSI, стенд для изучения нового способа осаждения покрытий на основе разряда с полым катодом и стенд с дугой низкого давления. 🔹 Помимо традиционных для кафедры направлений в лаборатории изучаются вопросы получения, обработки и модификации наноструктур, а также синтеза функциональных углеродных покрытий совместно с лабораторией технологических процессов твердотельной электроники ФИРЭ РАН.

⚡️ Рекомендуем! Ярослав - замечательный докладчик, а также ключевой исполнитель проекта по разработке системы диагностики пыли в ИТЭР.

💲Частная компания Helion Energy объявила о подписании первого в истории контракта на поставку электроэнергии, полученной за счет реакции термоядерного синтеза 10 мая было сделано объявление о подписании контракта между частной компанией Helion Energy и Microsoft на осуществление подачи в сеть не менее 50 МВт электрической мощности, вырабатываемой за счет реакции термоядерного синтеза. Helion Energy ожидает, что им удастся выполнить обязательства по договору к 2028 году. 🗣️ По нашему мнению, это весьма смелый шаг, беря во внимание, что в открытом доступе не так много публикаций с результатами работ. С одной стороны, подписание данного договора говорит о серьезном финансировании со стороны Microsoft, что несомненно поспособствует развитию компании Helion Energy. С другой стороны, это накладывает определенные обязательства на компанию, в т.ч. и финансовые санкции за невыполнение условий договора. Несколько фактов о Helion Energy: ⏺Компания разрабатывает подход на основе магнито-инерциального синтеза: плазменный ускоритель с обращенным полем (Field-Reversed Configuration), в котором два плазменных сгустка сначала ускоряются до сверхзвуковых скоростей в направлении друг друга, а после их столкновения плазма дополнительно сжимается сильным магнитным полем. ⏺Помимо этого, компания заявляет о планах по использованию D-He3 смеси в качестве рабочего топлива. ⏺В 2021 году компания анонсировала и представила на 2021 IEEE Pulsed Power Conference & Symposium on Fusion Engineering результаты о достижении температуры в 9+ кэВ на их 6-ом прототипе установки Trenta. ⏺Краткое представление результатов экспериментальной кампании 2020 года можно посмотреть здесь, а узнать подробнее о подходе Helion Energy - здесь.

⌨️ Теоретическая группа кафедры начинает работу с кодом SOLPS-ITER, предназначенным для моделирования пристеночной плазмы токамаков Между НИЯУ МИФИ и международной организацией ITER был подписан договор на использования кода SOLPS-ITER. В рамках работ будет набрана команда студентов для проведения фундаментальных исследований в области физики пристеночной плазмы. Работы будут проводиться совместно с НИЦ КИ при использовании ресурсов высокопроизводительных вычислительных центров обеих организаций. 💬 Руководитель работ, доцент нашей кафедры Евгений Маренков дал нам комментарий о планах по применению кода SOLPS-ITER: 💬 Наша группа будет использовать код SOLPS 5 (ITER) для исследования физики дивертора. На сегодняшний день, этот код дает самое детальное описание пристеночной плазмы токамаков. База данных сценариев работы токамака ITER рассчитывается именно с использованием SOLPS 5. 💬 Мы будем проводить расчеты, направленные на оптимизацию конструкции дивертора нового токамака Т-15МД, который сейчас вводится в эксплуатацию в Курчатовском институте. Эти расчеты прикладного характера, они необходимы для оптимальной организации откачки диверторного объема, уменьшения нагрузок на пластины дивертора и т.п. 💬 Кроме этого, с помощью кода мы рассчитываем улучшить понимание и более фундаментальных вопросов, например, физики дивертора с жидкометаллическим покрытием мишеней. Также мы будем продолжать исследования влияния переноса излучения на переход в режим детачмента, спектроскопию и другие востребованные сегодня в термоядерном сообществе задачи.

❗️Сто лет назад, 10 мая 1923, была опубликована работа Петера Дебая и Эриха Хюккеля, в которой впервые было введено понятие длины экранирования электрического поля в растворах сильных электролитов, впоследствии получившее название радиуса (или длины) Дебая. 💬 Понятие длины Дебая нашло применение в большом числе различных разделов физики: химической физике (физика электролитов), физики плазмы, физике и технологии полупроводников и полупроводниковых приборов. 💬 В физике плазмы понятие длины Дебая является одним из центральных. Оно описывает характерный линейный масштаб, на котором электростатическое взаимодействие частиц может ещё быть описано вакуумным кулоновским полем. За пределами длины Дебая поле оказывается экранировано. Такое поведение среды связано с перераспределением заряженных частиц под действием внешнего электростатического поля и формированием двойного электрического слоя, которое и оказывает экранирующее воздействие. В отличие от диэлектриков, в которых заряды являются связанными и эффект экранировки оказывается конечным, в плазме свободный перенос заряженных частиц позволяет полностью экранировать электростатические поля. 💬 С оригиналом работы и её переводом на английский язык можно познакомиться здесь и здесь.

😍 Плазма прекрасна во всех ее проявлениях: несколько фото экспериментов, проведенных на досуге 🙌 За красивые фото благодарим доцента нашей кафедры Дмитрия Синельникова

🔥 На токамаке МИФИСТ-0 получена первая в этом году СВЧ плазма Долгое отсутствие импульсов на установке обусловлено модернизацией электромагнитной системы токамака, а также созданием автоматизированной системы сбора, обработки и хранения данных. В ходе экспериментальной кампании в начале мая производилось согласование системы СВЧ предыонизации в рамках учебно-исследовательской работы студента 3-го курса кафедры Павла Юрченкова. По итогам работ было достигнуто стабильное получение СВЧ предплазмы 👏