Институт ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН

Лаборатория изучает поведение плазмы в газодинамической ловушке. Газодинамическая ловушка – магнитная система для создания и удержания плазмы. Это открытая ловушка, ее магнитная конфигурация похожа на бутылку с двумя горлышками. В отличие от других магнитных систем – токамаков, магнитное поле которых напоминает бублик, открытые ловушки гораздо проще с инженерной точки зрения, а значит, дешевле и легче в эксплуатации. Научившись удерживать плазму в таких системах, можно упростить и удешевить будущий термоядерный реактор, обеспечив человечество чистой и дешевой энергией.

Сейчас ИЯФ готовится к введению в эксплуатацию новой магнитной ловушки Компактный осесимметричный тороид (КОТ). Отличие от других – в способе удержания и стабилизации плазмы. В ловушках открытого типа, к которым относится КОТ, плазма удерживается по принципу свободного вытекания газа из сосуда через узкое горлышко.

Главная задача – увеличить время вытекания плазмы через пробку, чтобы продлить время эксперимента. Это интересная задача, существует несколько путей ее решения, и все они сложны. В новой машине плазма сама будет создавать условия, увеличивающие время удержания. Это связано с диамагнетизмом – способностью плазмы ослаблять магнитное поле, в котором она удерживается. При определенных условиях плазма полностью вытеснит наружу основное магнитное поле и как бы окажется в западне, где и будет находиться до окончания эксперимента.

Проект направлен на реализацию нового подхода для открытых систем – удержанию плазмы с предельно высоким давлением. Результаты, которые будут получены в ходе работ на экспериментальной установке, лягут в основу проекта открытой ловушки нового поколения.

Здесь, за толстыми стальными стенами, вы увидите, как строятся и совершенствуются установки, способные дать человечеству новый источник альтернативной энергии.

В Лаборатории 10 находится установка, которая может стать эффективнее токамаков – «сердца» первого термоядерного реактора, строящегося во Франции в рамках проекта ИТЭР по созданию доступной альтернативной энергии. В токамаках вещество удерживают при помощи плазмы в устройстве с магнитным полем в форме бублика, но такое строение считается сложным для постройки электростанции. В этой Лаборатории создали альтернативное устройство в виде прямой трубы, в которой посередине держится плазма, концы труб сильно сжаты, создавая там области с большим магнитным полем и тем самым удерживая плазму в центральной части. Сегодня сотрудники проводят разные испытания устройства, чтобы усовершенствовать его.

Изучите установку и узнайте, как она создавалась, посетив лабораторию.

В зале электронно-лучевых технологий лаборатории 5-11 находится установка электронно-лучевой сварки для отработки новых технологий такого типа сварки и экспериментальный стенд для отработки и испытания прототипов новых источников электронного пучка для электронно-лучевых технологий.

Лаборатория является совместной лабораторией Института ядерной физики и Новосибирского государственного университета, поэтому здесь также работают школьники, студенты и аспиранты.

Электронно-лучевая сварка позволяет создать супергерметичный сварочный шов. В Институте с помощью этой технологии соединяют части вакуумных камер для Европейского исследовательского центра ионов и антипротонов (FAIR, Германия). Высокая скорость сварки и большая глубина провара стыка делают производительность этого типа сварки такой, что она в десятки раз превышает производительность других методов.

Специалисты Института совместно с коллегами из Института химии твердого тела и механохимии СО РАН разработали новую технологию получения изделий из карбида гафния – материала с самой высокой температурой плавления. Он настолько термоустойчивый, что сможет выдержать тепловые нагрузки, возникающие при движении гиперзвуковых летательных аппаратов в плотных слоях атмосферы, а кроме того, обеспечит ускорители мощными и долговечными катодами. При классической технологии производства на получение карбида уходит несколько часов, в то время как предложенный метод применения электронного пучка позволяет получить тот же результат за несколько минут.

Электронный пучок используют в аддитивных технологиях при создании прочных материалов для разных задач. Такое изделие может меньше весить, при производстве не производит отходы, а компьютерные модели изготавливаемых деталей можно мгновенно передавать по сети на производственную площадку в любую точку мира или можно их гибко изменять в зависимости от спроса на изделие.

Посмотрите на «сердце» лаборатории – электронную пушку – и процессы, которые в ней происходят, посетив тур.

Сотрудники Лаборатории проводят математическое моделирование и расчет электромагнитных элементов, как со стандартными, так и с произвольными конфигурациями магнитного поля, помогают создавать элементы от модели до готового изделия. Кроме того, ученые разрабатывают и внедряют методы электронно-лучевой сварки, методы магнитных измерений и др.

Посмотрите, что происходит в заводской части Института, где создают запчасти для огромных установок, решающих важные прикладные задачи.

Сотрудники Лаборатории разрабатывают технологию производства перспективных сцинтилляционных кристаллов. Такие кристаллы регистрируют элементарные частицы нового поколения в разных установках: от научных установок для изучения темной материи и до прикладных установок – позитронно-эмиссионная томография, системы досмотра транспорта и др.

Некоторые, ранее выращенные кристаллы Лаборатории считаются лучшими в мире и используются для изучения космоса, океана, геологических процессов и др.
Посетив лабораторию, вы увидите, как выращивают такие кристаллы.