Les physiciens de RUDN ont déterminé les conditions optimales de rétention des caillots de plasma à haute énergie dans un piège magnétique de type liège

Le plasma est le quatrième état agrégat, contrairement aux propriétés physiques des autres. La recherche sur les États et les phénomènes plasmatiques est l’une des directions les plus populaires de la physique moderne. L’une des applications potentielles du plasma à l’avenir est la fusion thermonucléaire contrôlée. Pour réaliser la synthèse nucléaire, il est nécessaire de créer des conditions dans lesquelles un plasma à haute température d’une certaine densité est maintenu dans un volume limité pendant le temps nécessaire à la mise en œuvre d’un nombre suffisant de réactions. La rétention d’une substance à une température de plusieurs millions de degrés nécessite l’application de méthodes originales pour organiser une zone limitée de l’espace dans lequel un tel plasma est localisé. L’utilisation de matériaux conventionnels est peu prometteuse en raison de la faible résistance à la température et au rayonnement. Pour maintenir la matière dans cet état, des systèmes magnétiques sont utilisés — des pièges magnétiques avec une topologie de champ magnétique spécifique limitant la zone de mouvement des particules chargées. La famille de configurations magnétiques toroïdales fermées est la plus prometteuse à ce jour du point de vue du TTC. Le projet international ITER en cours de construction repose sur le concept de scientifiques soviétiques — Tokamak. La configuration la plus simple pour le plasma de laboratoire est un piège linéaire avec deux zones d’amplification du champ magnétique — «miroirs magnétiques» (porobotron). Dans le laboratoire de physique des plasmas de l’IFIT, une méthode originale de génération de caillots de plasma avec un composant électronique énergique à l’échelle de 0,5 MeV est étudiée dans les conditions de l’interaction gyrorésonance proposée et mise en œuvre précédemment.

«Nous avons précédemment décrit la production de plasma dans des conditions d’interaction auto — résonance de particules chargées avec des ondes électromagnétiques-auto-résonance cyclotron . Cette approche, mise en œuvre dans des conditions d’embouteillage, conduit à la formation de caillots de plasma à longue durée de vie. C’est un nuage d’électrons rempli d’ions, avec une énergie moyenne de l’ordre de plusieurs centaines de keV, qui est maintenue par un champ magnétostatique externe», a déclaré Victor Andreev, candidat en sciences physiques et Mathématiques, directeur adjoint des travaux scientifiques De l’institut de recherche physique et de technologie de la RUDN.

L’installation expérimentale du développement original est un système axisymétrique dans lequel le résonateur à micro — ondes est placé dans un champ magnétostatique de configuration en liège et un champ magnétique pulsé assurant le maintien du mode de fonctionnement de résonance automatique. Le banc expérimental est équipé de divers systèmes de diagnostic qui permettent d’étudier les processus qui se produisent dans les conditions de maintien du mode de résonance automatique de la génération d’un tel plasma. Dans les études expérimentales, les pertes de rayonnement d’un tel plasma dans différentes bandes spectrales sont étudiées — spectromètres optiques, radiofréquences et rayons X.

Les physiciens de RUDN ont réussi à établir le temps optimal entre les impulsions micro-ondes et le changement du champ magnétique, ce qui assure l’efficacité maximale du piège (200 µs). Le volume occupé par le caillot de plasma est déterminé, ainsi que le nombre d’électrons chargés dans les caillots générés — environ 50 milliards de particules avec une énergie de l’ordre de 350 keV dans environ 80 centimètres cubes.

«Les résultats obtenus et les modèles observés de génération et de rétention de caillots de plasma avec un composant électronique chaud dans le mode de résonance automatique permettent de passer à des études expérimentales et numériques plus détaillées des principaux processus plasmatiques, dans lesquels une attention particulière sera accordée à l’augmentation de la densité des caillots de plasma et de leur accumulation», a déclaré Victor Andreev, candidat en sciences physiques et Mathématiques, directeur adjoint des travaux scientifiques De l’institut de recherche physique et de technologie de la RUDN.

Les résultats sont publiés dans la revue Physics of Plasmas