2015, Подоляко, Ф. С., Сорокин, И. А., Гуторов, К. М., Визгалов, И. В., Шустин, Е. Г., Гуторов, Константин Михайлович, Подоляко, Федор Сергеевич, Сорокин, Иван Александрович

The method for producing ion flux with low energy spread for the treatment of dielectric samples is proposed. It is based on plasma potential control for the purpose of maintaining a constant voltage drop between the plasma and surface of the dielectric accumulating a charge. The first experiments on irradiation of dielectric samples in the PR-2 were performed and the energy spectra of ions were measured.

2022, Sergeev, N. S., Sorokin, I. A., Podolyako, F. S., Сергеев, Никита Сергеевич, Сорокин, Иван Александрович, Подоляко, Федор Сергеевич

A new BPD-PSI line-type plasma simulator is introduced. The device features two vacuum units: a target unit and an electron gun unit, connected to each other by a water-cooled electron beam transport channel. The Pierce-type electron gun is used to generate stationary or pulsed electron beam, utilized for beam-plasma discharge generation. The plasma electron density can be varied in the range of n e = 1 × 1016 - 1 × 1018 m-3 with electron temperature in the range of T e = 1-20 eV. The ion flux of 1 × 1021 m-2 s-1 and heat fluxes up to 5 MW m-2 are obtained. A set of utilized plasma and plasma-surface interaction diagnostics are described. Five demonstration experiments are presented: 1) high vs low power beam-plasma operation, 2) beam-plasma discharge with/without presence of an external magnetic field, 3) incident ion flux composition analysis, 4) incident ion energy distribution function measurement, 5) in-situ target surface temperature control and in-vacuo thermal desorption spectroscopy measurement. All of the technical features of the setup described in this paper make it a new tool for studying plasma-surface interactions. © 2022 IOP Publishing Ltd and Sissa Medialab.

2021, СЕРГЕЕВ, Н. С., СОРОКИН, И. А., ПОДОЛЯКО, Ф. С., Подоляко, Федор Сергеевич, Сорокин, Иван Александрович, Сергеев, Никита Сергеевич

Интенсивное плазменное воздействие на поверхность тугоплавких металлов, таких как вольфрам, позволяет создавать развитые высокопористые структуры на поверхности. Предлагаются различные способы применения подобных структур, в частности, в качестве облицовочных материалов для нужд термоядерной энергетики [1].

2014, ГУТОРОВ, К. М., ВИЗГАЛОВ, И. В., ПОДОЛЯКО, Ф. С., СОРОКИН, И. А., Сорокин, Иван Александрович, Гуторов, Константин Михайлович, Подоляко, Федор Сергеевич

В конце 2013 года было принято окончательное решение о полностью вольфрамовом диверторе ИТЭРа. Уже разработана техническая докумен-тация на облицовочные элементы дивертора и методику испытаний ди-верторных сборок [1]. На первом этапе испытываются малогабаритные сборки (рис. 1), на втором этапе должна быть продемонстрирована осу-ществимость производства полномасштабных обращенных к плазме эле-ментов дивертора и их соответствие требованиям ИТЭР. Национальные агентства должны изготовить макет размером не менее половины верти-кального элемента мишени дивертора, и наглядно показать, что он прохо-дит тест тепловой нагрузкой. Этот тест должен быть проведен в установке по тестированию элементов дивертора в НИИЭФА.

2015, Gutorov, K., Vizgalov, I., Podolyako, F., Sorokin, I., Подоляко, Федор Сергеевич, Сорокин, Иван Александрович, Гуторов, Константин Михайлович

Linear simulators with electron beam driven generation of plasma have some advantages for plasma-surface interaction investigations. Key features of such installations are considered on the example of the PR-2 simulator [1] in Moscow. This plasma beam machine with a longitudinal magnetic field and the electron beam generated plasma has a total power of 50 kW in a steady state regime, which allows target loading with several megawatts per square meter and intensive hydrogen ion fluxes (1022 m-2s-1). A set of diagnostic systems of the installation allows characterizing in details the processes in plasma: Langmuir and magnetic probes, ion composition and energy analysis, plasma emission spectrometry, gas composition spectrometry, IR camera. The PR-2 setup is presented in figure 1.

2021, СОРОКИН, И. А., ПОДОЛЯКО, Ф. С., Подоляко, Федор Сергеевич, Сорокин, Иван Александрович

В работе представлен реализованный проект компактной линейной установки для исследования физико-химических процессов в стенках термоядерных установок (рисунок 1), разработанный на базе плазмохимического реактора с пучково-плазменным разрядом (ППР) [1-3].

2023, Efimov, N., Podolyako, F., Prishvitsyn, A., Krat, S., Ефимов, Никита Евгеньевич, Подоляко, Федор Сергеевич, Пришвицын, Александр Сергеевич, Крат, Степан Андреевич

2022, СЕРГЕЕВ, Н. С., СОРОКИН, И. А., ПОДОЛЯКО, Ф. С., ОГОРОДНИКОВА, О. В., ЕФИМОВ, В. С., ГАСПАРЯН, Ю. М., САВЕЛЬЕВ, М. Д., Огородникова, Ольга Вячеславовна, Гаспарян, Юрий Микаэлович, Подоляко, Федор Сергеевич, Сорокин, Иван Александрович, Ефимов, Виталий Сергеевич, Савельев, Максим Дмитриевич, Сергеев, Никита Сергеевич

Одним из приоритетных направлений в области термоядерных исследований является контроль уровня плазменно-тепловой нагрузки на внутрикамерные элементы установок магнитного удержания горячей плазмы. Постепенное развитие технологии напуска примеси инертного газа (He, Ne, Ar) в процессе плазменного разряда в установках типа токамак и стелларатор [1, 2] как средства радиационного охлаждения периферии плазмы, предъявляют новые требования по контролю состояния поверхности обращённых к плазме элементов.

2022, СЕЛИВАНОВ, Р. А., СОРОКИН, И. А., КРАТ, С. А., СЕРГЕЕВ, Н. С., КОЛОДКО, Д. В., ПОДОЛЯКО, Ф. С., ФЕФЕЛОВА, Е. А., ВОЛКОВА, О. В., ЗАХАРОВ, В. В., Подоляко, Федор Сергеевич, Селиванов, Ростислав Алексеевич, Сорокин, Иван Александрович, Сергеев, Никита Сергеевич, Крат, Степан Андреевич, Колодко, Добрыня Вячеславич

Выбор материала обращённых к плазме элементов (ОПЭ) термоядерной установки – ключевой вопрос, определяющий её работоспособность. Одним из перспективных материалов является литий, использование которого предполагается в рамках концепции жидкометаллической стенки термоядерной установки. Преимущества лития по сравнению с другими материалами состоят в его минимально возможном атомном номере (Z=3), хорошей совместимости с водородной плазмой, низкой энергией ионизации, широким диапазоном температур, в котором он может применяться (от температуры плавления ~180 °С до ~ 1000 °С). Эксперименты на токамаках с жидколитиевыми ОПЭ показали положительные эффекты применения лития на термоядерную плазму (уменьшение водородного рециклинга, уменьшение эффективного заряда плазмы, подавление нестабильностей). Из всех существующих технологических решений, связанных с применением лития, наиболее развитым является использование капиллярно-пористых систем (КПС), наполненных литием, в качестве ОПЭ. При соблюдении условия хорошей смачиваемости, правильном выборе материала и конструкции матрицы, КПС с жидким литием способны выдерживать тепловые нагрузки ~ 10 МВт/м2. К недостаткам существующих КПС следует отнести сложность в их обслуживании, невозможность ремонта в случае локального разрушения матрицы, например в случае локального истощения лития, большой атомный номер тугоплавких металлов, используемых в качестве материала матрицы.

2015, ГУТОРОВ, К. М., ВИЗГАЛОВ, И. В., ПОДОЛЯКО, Ф. С., СОРОКИН, И. А., Сорокин, Иван Александрович, Гуторов, Константин Михайлович, Подоляко, Федор Сергеевич

Осаждение примесей внутри камеры термоядерной установки нежелательно по нескольким причинам: это изменение свойств поверхности при напылении на нее пленок, эрозия осажденных слоев с образованием пыли, повышенный захват изотопов водорода в осажденных слоях. Часто наблюдается осаждение примесей в щелях и теневых областях первой стенки, в том числе под элементами облицовки, в технологических зазорах и т.д. Такие примеси очень сложно определять и анализировать, также затруднена и очистка подобных участков. Стимулировать повышенное накопление примесей может присутствие ВЧ полей, появляющихся в результате особенностей протекания токов в плазме [1] или генерируемых антеннами для нагрева плазмы, использующимися во многих токамаках.