Publication: Доставка криогенных мишеней для лазерного ИТС – статус и направление дальнейших исследований
Файлы
Дата
2024
Авторы
Александрова, И. В.
Акунец, А. А.
Корешева, Е. Р.
Никитенко, А. И.
Зворыкин, В. Д.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Издатель
НИЯУ МИФИ
Аннотация
Для проведения современных экспериментов по инерциальному термоядерному синтезу (ИТС) необходимо создание принципиально новых систем доставки криогенных топливных мишеней (КТМ) в камеру взаимодействия с мощным лазерным излучением, функционирующих при экстремально низких температурах (Т ~ 17 K). Оригинальная концепция доставки КТМ на основе технологии магнитной левитации (МАГЛЕВ) была предложена в Физическом институте им. П.Н.Лебедева (ФИАН) и успешно развивается в ряде текущих программ. Данная работа продолжает исследования ФИАНа в области создания циклотронного ускорителя КТМ с ограниченным магнитным треком для её бесконтактной доставки в лазерный фокус. Модели носителей КТМ изготавливались из ленточных высокотемпературных сверхпроводников второго поколения (2G-ВТСП) со структурой J-PI-04-20Ag-20Cu и с высоким пиннингом вихрей для обеспечения левитационной устойчивости процесса ускорения. Проведение экспериментов при Т ~ 80 K показало, что ВТСП-носители стабильно вращаются над круговым магнитным треком на заданной высоте. На основе измеренных экспериментальных данных и результатов расчёта проведена оценка параметров циклотронного ускорителя при фактической рабочей температуре инжектора Т ~ 17 K. Показано, что для магнитных полей В ~ 2 Тл с градиентом индукции ∂B2/∂x ~ 2 ´ 102 Тл2/м циклотронный ускоритель радиусом 4 м способен достичь скоростей инжекции мишени vinj = 200 м/с при ускорении a = 1000g, что является нижним пределом требуемых скоростей для будущего реактора ИТС. Показано также, что для действующих лазерных установок легко реализуются скорости vinj = 20 – 100 м/с, причём для существенно меньших a (a = 10 – 250g), что снижает риск разрушения КТМ вследствие механических перегрузок. Полученные результаты актуальны для повышения эффективности сжатия криогенной мишени при условии её инжекции в лазерный фокус. Кроме того, обсуждаются перспективные исследования ФИАНа в области циклотронного ускорения КТМ как с точки зрения выбора новых ВТСП-материалов, так и улучшения конструкции ВТСП-носителей, что, безусловно, найдёт практическое применение при разработке и оптимизации бесконтактных систем частотной доставки криогенных мишеней для проведения экспериментов по ИТС.
Описание
Ключевые слова
Циклотронное ускорение мишени , Бесконтактная доставка мишени , ВТСПМАГЛЕВ-технологии , Бесподвесная мишень , Криогенная топливная мишень , Инерциальный термоядерный синтез