Удержание ионов высокой энергии в сферическом токамаке нового поколения

Проект посвящен исследованию удержания ионов высокой энергии в сферическом токамаке нового поколения. Актуальность предлагаемых в проекте исследований определяется новыми перспективами использования ядерного синтеза для создания компактных источников нейтронов (КИН). Интерес к КИН на базе сферического токамака связан с их использованием для испытания материалов, в качестве управляемого ядра гибридного реактора для переработки ядерных отходов, а также для наработки ядерного топлива для реакторов деления. Значительная часть нейтронного выхода в таких установках будет обусловлена взаимодействием (ядерным синтезом) быстрых ионов, возникающих при ионизации атомов нагревающего пучка, с основной плазмой токамака. Для того чтобы КИН на основе сферического токамака был коммерчески привлекательным, энергетическая эффективность установки должна быть максимальна. Для этого необходимо добиться минимальных потерь частиц высокой энергии. В экспериментах на сферических токамаках предыдущего поколения – NSTX (США), MAST (Великобритания), Глобус-М (Россия) – был обнаружен высокий уровень потерь быстрых частиц. Исследования удержания быстрых частиц на сферических токамаках нового поколения (NSTX-U, MAST-U, Глобус-М2, ST-40) были начаты недавно: на MAST-U и ST-40 в 2023 году, на NSTX-U в 2017 году, но токамак был остановлен после аварии и до сих пор не запущен; на Глобусе-М2 исследования велись в рамках проекта 2021 года. Эти экспериментальные исследования показали, что в установках нового поколения причины и уровень потерь быстрых ионов изменяется. В связи с этим необходимо детально исследовать особенности удержания быстрых ионов в сферических токамаках нового поколения, а также создать новые диагностические методы и компьютерные коды для моделирования удержания ионов высокой энергии.