Руководитель:
Доктор физико-математических наук, профессор РАН, член-корреспондент РАН
Математическое моделирование процессов магнитного удержания плазмы в ловушках и сопутствующих процессов — важная часть современных фундаментальных исследований.
Рассматриваются математические свойства моделей равновесия и устойчивости плазмы, разрабатываются новые комплексы программ. С их помощью решаются прикладные задачи, которые связаны с интерпретацией экспериментов и прогнозом работы проектирующихся установок нового поколения.
Научный центр создан с целью продвижения научных исследований и формирования молодого поколения ученых, которые работают в этой области.
Область применения результатов работы центра:
- Математическое моделирование динамики плазмы в магнитных полях сложной конфигурации.
- Математическое моделирование эрозии материалов первой стенки и дивертора термоядерных реакторов.
- Математическое моделирование физики плазмы
- Математическое моделирование процессов в лабораторных установках и термоядерных реакторах
Проблема разрушения материалов первой стенки вакуумной камеры — одна из ключевых для термоядерных реакторов, которые основаны на магнитном удержании плазмы.
Предполагается, что наиболее подходящий материал для создания такой стенки — вольфрам. Однако для того, чтобы использовать его в экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР, необходимо понимать, какие процессы происходят с этим материалом при экстремальных нагрузках.
В результате математического моделирования влияния термотоков на материал дивертора термоядерного реактора получены условия возникновения вращения расплава, приводящего к эрозии материала.
В качестве удерживающего устройства выступают магнитные ловушки, в которых формируется самоподдерживающаяся конфигурация плазмы и магнитного поля, способные существовать какое-то время, достаточно длительного по масштабам плазменных процессов.
Открытые магнитные системы для удержания плазмы рассматриваются в качестве возможных конфигураций для термоядерного реактора с первых дней исследований термоядерного синтеза.
Математическая модель переноса вещества в винтовом магнитном поле построена на основе уравнений магнитной гидродинамики и параметров установки Спиральной Магнитной Открытой Ловушки (СМОЛА), ИЯФ СО РАН им. Будкера. Проведена оптимизация таких параметров эксперимента, как глубина гофрировки магнитного поля, диффузии и потенциала плазмы. Цель работы состоит в прогнозе параметров удержания в ловушках со сложным магнитным полем.
Комплексы программ для прогноза оптимальных параметров будущих экспериментальных установок для удержания плазмы в магнитных полях сложной конфигурации.
Комплексы программ для определения термотоков, возникающих при импульсном нагреве материала первой стенки и дивертора термоядерных реакторов и провоцирующих вращение расплава.
Методика оценки конфигураций микротрещин в тугоплавком металле, возникающих при импульсной тепловой нагрузке высокой плотности мощности.
Страна партнера
Россия
О партнере
Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук (ИЯФ СО РАН) — один из ведущих мировых центров по ряду областей физики высоких энергий и ускорителей, физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза.
В Институте проводятся крупномасштабные эксперименты по физике элементарных частиц на электрон-позитронных коллайдерах и уникальном комплексе открытых плазменных ловушек, разрабатываются современные ускорители, интенсивные источники синхротронного излучения и лазеры на свободных электронах.