В рамках «Академического часа» состоялась лекция для школьников «Горячая плазма – что это такое, можно ли ей управлять и зачем это нужно?». Заместитель директора ИЯФ СО РАН, д.ф.-м.н. Александр Александрович Иванов рассказал десятиклассникам о природе плазмы и о том, какую пользу можно извлечь из управляемого термоядерного синтеза.

Александр Александрович Иванов

Существует несколько простых определений плазмы. Плазма – это квазинейтральная среда, состоящая из заряженных и нейтральных частиц, иначе говоря – частично или полностью ионизированная среда, в которой количество положительных и отрицательных зарядов в единице объема практически одинаково. Это и есть квазинейтральность плазмы.

Солнце – природный термоядерный реактор

Без использования плазмы невозможно создать термоядерный реактор, что сейчас является главной задачей физиков-ядерщиков всего мира. Термоядерный реактор безопасен и экологичен – он не производит выбросов, воздействующих на климат, и его можно размещать вблизи мегаполисов. Мощность подобной электростанции при этом достигает 1 гигаватта, а сам термоядерный реактор можно эффективно использовать для производства водорода, опреснения воды и переработки отходов.

Для осуществления термоядерной реакции требуется удерживать плазму. Рассеяние происходит гораздо чаще, чем синтез, поэтому ядра должны удерживаться и взаимодействовать много раз.

Процессами в околоземной плазме обусловлены магнитные бури и полярные сияния

В ходе лекции ребята узнали, какие типы установок для удержания плазмы используют физики, и о проекте международного экспериментального термоядерного реактора ИТЭР, который сейчас реализуется во французском научном центре Карадаш. В проекте принимают участие страны Европейского Союза, Россия, США, Китай, Индия, Япония и Корея. Институт ядерной физики СО РАН вносит весомый вклад в этот проект. Задача проекта – продемонстрировать осуществимость управляемой термоядерной реакции. Объем работы настолько велик, что сооружение реактора будет закончено только к началу 2020-х годов, а стоимость приблизится к 20 миллиардам долларов.

ИТЭР

Вес конструкций токамака ИТЭР достигает 23 000т (три Эйфелевские башни), и в его магнитной системе используется 80 000 км сверхпроводящего кабеля. Вес фундамента установки составит 36 000 тонн, а в строительстве занято 5000 рабочих.

Разумеется, Александр Александрович Иванов рассказал ребятам о газодинамической ловушке – нейтронном генераторе, работающем в ИЯФ СО РАН, и служащем для удержания плазмы в магнитном поле. В ноябре 2013 года на установке ГДЛ была достигнута электронная температура в 400 электрон-вольт (4,5 млн. градусов) – рекордная величина для квазистационарных магнитных ловушек открытого типа, которой и является ГДЛ.

ГДЛ