Термоядерные исследования в Курчатовском институте: достижения токамака Т-15МД
18 марта в Звенигороде (Московская область, Российская Федерация) начала работу 52-я конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезу. Курчатовский институт, один из лидеров этого направления в России, представил ключевые достижения последних лет, включая успехи в работе с токамаком Т-15МД.
В мае 2021 года в НИЦ "Курчатовский институт" состоялся физический пуск токамака Т-15МД, а в марте 2023-го — энергетический пуск, в ходе которого была получена первая высокотемпературная плазма. Ток плазмы первых разрядов составлял всего 30 кА, но уже к концу 2023 года его удалось увеличить до 260 кА, а длительность разрядов превысила две секунды. Температура электронной компоненты плазмы достигла 40 миллионов градусов, что вдвое выше температуры в центре Солнца.
В 2024 году на Т-15МД были установлены новые рекорды. Наталья Кирнева, руководитель отделения экспериментальной физики токамаков ККТЭиПТ НИЦ "Курчатовский институт", отметила, что после подтверждения работоспособности установки основное внимание было уделено увеличению тока плазмы. Это критически важно, так как с ростом тока увеличивается время удержания энергии, что делает такие режимы более перспективными для будущих реакторов. Осенью 2024 года ток плазмы превысил 500 кА, почти вдвое превзойдя предыдущий рекорд. Такие результаты обычно достигаются за годы.
Первоначально плазменный шнур в Т-15МД имел круглое сечение. Однако для увеличения тока плазмы при сохранении устойчивости необходимо перейти к D-образной форме. В 2024 году ученым удалось получить плазму с параметром вытянутости более 1,5 и удержать ее почти секунду. Это открывает возможность увеличить рабочий диапазон токов плазмы в 2–3 раза. Кроме того, для достижения плазмы с термоядерными параметрами требуется особая конфигурация магнитного поля, известная как диверторная. Она позволяет снизить поступление примесей со стенок камеры в плазму и уменьшить энергетические потоки на стенки. В 2024 году на Т-15МД впервые удалось сформировать диверторную конфигурацию, что стало важным шагом к улучшению качества плазменных режимов.
Эксперименты на Т-15МД в 2024 году позволили не только увеличить ток плазмы, но и добиться вытянутого сечения плазменного шнура, а также провести первые успешные испытания диверторной конфигурации. Эти достижения приближают ученых к созданию плазменных разрядов, соответствующих требованиям будущего термоядерного реактора.