Тема № 1.3.4.1.2. Исследование удержания плазмы в многопробочной ловушке и физики мощных электронных пучков

Тематика исследований, объединённых в данном проекте, касается развития двух смежных областей современной физики и технологии. Основная цель первой части работ – это разработка физических основ термоядерной энергетики на основе открытых ловушек (магнитных систем линейной топологии), которые являются альтернативным направлением в физике удержания высокотемпературной плазмы. Целью работ в этой части является экспериментальная демонстрация двух различных способов подавления потерь частиц и энергии из открытой ловушки вдоль магнитного поля. Успешное проведение работ позволит резко повысить технико- экономическую привлекательность проектов термоядерных реакторов на основе открытых ловушек. Вторым направлением работ является разработка физических основ и экспериментальная демонстрация новых методов генерации мощного электромагнитного излучения миллиметрового, субмиллиметрового и терагерцового диапазонов в вакуумных и плазменных системах с релятивистскими электронными пучками. По результатам исследований необходимо осуществить генерацию потока терагерцового (0,2-0,6 ТГц) излучения в свободном пространстве с уровнем мощности масштаба десятка мегаватт с локальными параметрами, приемлемыми для различных приложений. В рамках концепции коротковолнового мазера на свободных электронах (МСЭ) планарной геометрии, накачиваемого сильноточным релятивистским электронным пучком достигнуть генерации мегаваттных импульсов когерентного миллиметрового и субмиллиметрового излучения при использовании механизма распределенной обратной связи, реализуемого в двумерных брэгговских структурах. Исследования будут проводиться на четырёх действующих электрофизических установках, работающих по независимым научным программам и частично использующих общую инфраструктуру. В число этих установок входят: единственная в мире многопробочная ловушка ГОЛ-NB для исследования физики подавления продольных потерь энергии из открытой ловушки секциями с гофрированным магнитным полем, единственная в мире открытая ловушка с геликоидальным полем СМОЛА для исследования физики активного управления потоком плазмы вдоль магнитного поля, установка ГОЛ-3Т (состоящая из генератора сильноточного релятивистского электронного пучка микросекундного диапазона длительности У-2 и плазменной системы ГОЛ-ПЭТ для исследования физики генерации мощного электромагнитного излучения субмиллиметрового и терагерцового диапазонов в пучково-плазменной системе, мазер на свободных электронах ЭЛМИ с генератором сильноточного релятивистского электронного пучка микросекундного диапазона длительности У-3 для работ по исследованию физики генерации мощного электромагнитного излучения миллиметрового и терагерцового диапазонов в вакуумной системе с релятивистским электронным пучком. На пути достижения основной цели работ, авторским коллективом были определены первоочередные конкретные задачи, решение которых предполагается произвести в рамках данного проекта (перечислены в соответствующем разделе данного документа).