G.I. Budkera SB RAS(BINP SB RAS)的科學家們在RESIN安裝中改善了等離子體的限制,他們采用了一種螺旋磁性開放式陷阱。這種開放陷阱具有線性結構,等離子體被磁場限制在其中,但磁力線并非閉合,因此等離子體可以沿磁力線流出。為了降低縱向顆粒損失,科學家們巧妙地組合了不同類型的磁塞,特別是短塞,它在多鏡部分產生了螺旋磁場。這種螺旋場將等離子體從邊緣重定向到裝置中心,而磁塞的組合則有效防止了等離子體的大量流出。研究表明,組合使用的磁塞比單獨使用時更能有效地保持等離子體,同時,結合鏡子系統后,受限等離子體的密度增加了三倍。
聚變實驗需要維持等離子體的特定特性,如密度和溫度,而開放式陷阱正是研究等離子體物理學的一種有效裝置。它結構簡單,等離子體位于裝置中間并被磁場包圍。然而,在開放陷阱中,場線在等離子體外部閉合,等離子體可以沿著這些線移動并流出。為了減少等離子體損失,SB RAS核物理研究所的物理學家開發了一種系統,利用多個鏡像系統產生的磁場,在SMOLA裝置中有效地限制了等離子體。他們設計了一種短管組合,在設備邊緣產生強磁場,同時利用具有螺旋對稱性的多鏡部分,沿設備整個長度創建螺旋場,引導等離子體從邊緣流向中心,從而將通過“未封閉”區域的等離子體粒子的縱向損失減少了五倍。
Anton Sudnikov 與 RESIN 安裝。攝影:E. Koinova。
高級研究員安東·蘇德尼科夫表示,RESIN是一個小型試驗臺,用于測試等離子體限制的想法。螺旋約束是多鏡約束的一種子類型,他們認為這是抑制開放陷阱中縱向損失的有效方法。該方法可以應用于參數嚴格的大型裝置,如氣體動力多鏡陷阱。在實驗中,他們發現添加具有更強磁場的區域后,多鏡螺桿部分的表現得到了改善。每個系統都抑制了等離子體流,改善了限制,且不會相互干擾,共同提供了比單個系統更高的效率。在某些變體中,這些方法可以像構建塊一樣組合使用。在今年的實驗中,限制區域的密度在相同參數下增加了大約三倍。
開放式陷阱是發展熱核聚變的另一種方法,與托卡馬克相比,其設計更簡單,更容易修改和擴大規模。未來,物理學家計劃在開放式陷阱中獲得與GDML中等離子體類似的“碰撞”等離子體,即離子在其中的等離子體。為此,他們將在SMOLA裝置中安裝一個交變射頻波源,以單獨加熱等離子體中的離子和電子,使離子的預期溫度達到50萬攝氏度(50電子伏特)。
此外,開放式陷阱還為測試許多有趣的想法提供了機會,這些想法可能對未來裝置的建造有用。例如,它對于代表注射器(粒子加速器)的發展至關重要,沒有它就無法進行任何熱核研究??茖W家們對使用熱等離子體的固定開放式陷阱表示出濃厚的興趣,并計劃在未來進行更多類似的測試。由于其可擴展性,創建固定陷阱已成為一項可行的任務。