Эксπир
Регистрация / Вход

Проведение исследований нагрева высокотемпературной плазмы инжекцией высокоэнергетичных атомов с использованием уникального экспериментального стенда токамак ТУМАН-3М - установка для отработки методов нагрева и оптимизации сценариев удержания высокотемпературной плазмы (ТУМАН-3М)

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.518.11.7023
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
Руководитель работ
Лебедев Сергей Владимирович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
6,2 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Опережающее развитие приборной базы научных исследований по приоритетным направлениям Программы и проведение исследований с использованием уникальной экспериментальной базы.

Предложения

Физическая химия наноструктурных флюидных систем
Тема
Физическая химия наноструктурных флюидных систем
Разработка мощных СВЧ источников. Лабораторное моделирование явлений в ионосферной и магнитосферной плазме.
Тема
Разработка мощных СВЧ источников. Лабораторное моделирование явлений в ионосферной и магнитосферной плазме.
Входящий номер
224
Руководитель организации-инициатора
Сергеев Александр Михайлович
 Показать еще 28 предложений
 Скрыть другие предложения

Этапы проекта

1
18.04.2007 - 31.08.2007
Проведено исследование возможности модернизации системы питания тороидального соленоида УСУ ТУМАН-3М с целью снижения амплитуды модуляции тороидального поля во время разряда токамака. На основании проведенного анализа разработана модернизированная схема питания соленоида, проведен выбор и закупка соответствующих энергетических модулей.
Проведен анализ возможных путей модернизации диагностики радиального электрического поля с целью увеличения информативности и надежности проводимых измерений.
Рассмотрены возможные варианты модернизации спектроскопической диагностики вращения ионов примеси, направленные на улучшение чувствительности и быстродействия данной методики.
Создан аппаратный комплекс для проведения экспериментов независимым изменением изотопного состава (D/Н) пучка и плазменной мишени. Проведены эксперименты по инжекции пучка в объеме 750 измерений с долей водорода до 30% в дейтериевую плазму и с детектированием интенсивности нейтронного потока.
Осуществлены эксперименты по исследованию эффективности нагрева плазмы в УСУ ТУМАН-3М при помощи нейтральной инжекции при инжекции по и против направления плазменного тока. Обнаружено плохое удержание быстрых ионов при инжекции навстречу плазменному току, что приводит к низкой эффективности нагрева и сниженной интенсивности нейтронного излучения. Обнаружено благоприятное воздействие ко-инжекции на МГД-устойчивость плазмы, выражающееся в увеличении периода пилообразных колебаний.
На отчетном этапе количество организаций-пользователей УСУ ТУМАН-3М увеличилось от 5 до 6.
Поставленные на текущий этап задачи решены полностью. Результаты выполненной НИР могут быть использованы на других термоядерных установках России, а также при разработке сценариев работы будущего международного термоядерного реактора ИТЭР.
Развернуть
2
01.09.2007 - 31.12.2007
1. Проведены пуско-наладочные работы на энергетических модулях для системы питания тороидального магнитного поля.
2. Выполнена модернизация диагностики измерения вращения плазмы.
3. Увеличена напряженность тороидального магнитного поля УСУ ТУМАН-3М.
4. Проведены эксперименты на УСУ ТУМАН-3М по измерению торидального вращения плазмы в объеме 750 разрядов.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
Осуществлена модернизация системы питания тороидального соленоида УСУ ТУМАН-3М с целью снижения амплитуды пульсаций тороидального поля во время разряда токамака. Для этого УСУ оснащена дополнительными энергетическими модулями системы питания тороидального соленоида.
Выполнены эксперименты по инжекции пучка быстрых ионов в плазму УСУ ТУМАН-3М при повышенной относительно обычных значений величине тороидального магнитного поля. Исследована зависимость эффективности удержания быстрых ионов от величины тороидального магнитного поля при инжекции по направлению плазменного тока. Обнаружено отсутствие сильной зависимости нейтронного потока от величины тороидального магнитного поля. В результате выполненных на настоящем этапе работ существенно расширены возможности проведения экспериментов на установке за счет расширения диапазона доступных продольных магнитных полей.
На УСУ ТУМАН-3М проведены измерения эволюции скорости тороидального вращения в разрядах с относительно низкой концентрацией, при инжекции пучка нейтральных атомов в направлении против тока по плазме. Обнаружено, что в исследуемом режиме скорость вращения плазмы в районе r=0.6a может достигать 15 км/c, в то время, как на радиусе r~0.9а вращение не превосходит 5км/c или вообще отсутствует. Измеренные значения скорости согласуются с предложенной теоретической моделью, объясняющей генерацию отрицательного радиального электрического поля при инжекции в направлении против тока по плазме в результате возникновения радиального тока, вызванного потерями ускоренных ионов.
Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели: высокая степень чистоты вакуумных условий в камере токамака, большой объем экспериментальной информации о пространственно-временной эволюции различных параметров плазмы в разных режимах удержания, а также высокая надежность системы сбора и обработки информации, работающей в условиях интенсивных импульсных электромагнитных помех, общее число разрядов установки за отчетный этап – 755.
Поставленные на текущий этап задачи решены полностью. Результаты выполненной НИР могут быть использованы на других термоядерных установках России, а также при разработке сценариев работы будущего международного термоядерного реактора ИТЭР.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Проведенные работы способствуют созданию новой отрасли – термо-ядерной энергетики, что приведет в будущем к повышению доступности энергии для удовлетворения растущих потребностей экономики и населения, к созданию новых рабочих мест и улучшению структуры занятости.
Широкое привлечение к проведению исследований студентов и аспирантов способствует повышению качества образования.
Полученные результаты будут полезны при формировании стратегии развития энергетики в целом, термоядерной энергетики в частности, и при планировании и проведении исследований на сооружаемом первом междуна-родном токамаке-реакторе ИТЭР.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования
Продолжительность работ
2005, 2 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
профинансировано
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ФТИ им. А.Ф.Иоффе
профинансировано
Тема
Исследования нагрева и удержания плазмы в токамаках.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Формирование режимов улучшенного содержания в токамаке в условиях нагрева плазмы пучками нейтральных атомов на установке: "Установка для отработки новых способов нагрева плазмы за счет быстрого увеличения продольного магнитного поля - токамак "Туман-3М" (ТУМАН-3М) (рег. № 01-06)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,3 млн
Количество заявок
1
Тема
Проведение исследований для получения экологически чистых "безнейтронных" термоядерных реакий на установке: "Длинные открытые ловушки (ДОЛ) для исследования физики удержания и нагрева высокотемпературной плазмы в современных открытых магнитных ловушках (КОМПЛЕКС "ДОЛ") (рег. № 01-22)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Исследование диффузии примесей и турбулентности плазмы при дополнительном СВЧ-нагреве на установке: "Термоядерная установка "Токамак-10" с уникальным гиротронным комплексом (Т-10) (рег. № 01-37)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
3,2 млн
Количество заявок
1
Тема
Генерация плазмы в сферическом токамаке и развитие методов дополнительного нагрева в геометрии малого аспектного отношения на установке: "Сферический токамак Глобус-М (ГЛОБУС-М) (рег. № 01-99)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
5,5 млн
Количество заявок
1