ТЕМА № 1.3.4.1.3 РАЗВИТИЕ МОЩНЫХ ИНЖЕКТОРОВ СФОКУСИРОВАННЫХ ПУЧКОВ БЫСТРЫХ АТОМОВ ДЛЯ НАГРЕВА ПЛАЗМЫ

Объектом исследований являлись современные проблемы физики плазмы, включая физику высокотемпературной плазмы и управляемого термоядерного синтеза, физику астрофизической плазмы, физику низкотемпературной плазмы и основы ее применения в технологических процессах. Цель работы – развитие мощных перезарядных инжекторов сфокусированных пучков на основе положительных ионов и мощных инжекторов на основе отрицательных ионов, увеличение мощности и длительности импульса пучков быстрых атомов в перезарядных инжекторах с баллистической фокусировкой пучка, разработка интенсивного поверхностно-плазменного источника отрицательных ионов. В процессе работы проводились теоретические и экспериментальные исследования с использованием экспериментальных стендов уникальной научной установки Комплекс ДОЛ. Важнейшим результатом, полученным в ходе выполнения работы, является формирование пучка 1.1 А, 112 кэВ отрицательных ионов водорода с длительностью импульса 20 сек на стенде высоковольтного инжектора нейтралов в корпусе ДОЛ. ИЯФ СО РАН в последние годы интенсивно занимается развитием инжекторов сфокусированных пучков быстрых атомов водорода [1]. Разработаны, испытаны и серийно применяются нагревные инжекторы пучков быстрых атомов водорода с мощностью 1 МВт и длительностью импульса до 2 с, а также импульсные инжекторы с мощностью пучка до 2 МВт. Разработаны диагностические инжекторы пучков быстрых атомов с длительностью импульса до 10 с, которые используются в ряде ведущих мировых научных центрах на установках с магнитным удержанием плазмы. Ведутся работы по проекту инжектора пучка атомов водорода с энергией до 1 МэВ на основе отрицательных ионов. Проект основан на раздельном формировании и ускорении пучка отрицательных ионов. Задача получения непрерывного пучка быстрых атомов большой энергии (1 МэВ) и большой мощности (~1 МВт) является до сих пор неразрешимой для ведущих мировых лабораторий, занимающихся разработкой и созданием инжекторов пучков быстрых атомов. Институт активно сотрудничает в области создания и применения инжекторов пучков быстрых атомов с российскими институтами: НИЦ «Курчатовский Институт», ФТИ им А.Ф. Иоффе РАН, ГНЦ РФ ТРИНИТИ. В отчете представлена разработка диагностического инжектора сфокусированного пучка атомов водорода повышенной энергии, приведены результаты исследования состава молекулярных ионов водорода в ВЧ-эмиттерах мощных ионных источников, описаны разработка и исследование перезарядного источника отрицательных ионов водорода. Выполненные работы являются важными для развития инжекторов интенсивных сфокусированных пучков быстрых атомов для поддержания и нагрева плазмы и инжектора пучка быстрых атомов высокой энергии на основе интенсивного пучка отрицательных ионов водорода. Суммируя результаты проведенных исследовательских работ, которые опубликованы в 6 научных публикациях, можно сделать вывод, что государственное задание 2024 года по теме «Развитие мощных инжекторов сфокусированных пучков быстрых атомов для нагрева плазмы» выполнено