Вышедшие номера
Home » Журнал технической физики » Год 2025, выпуск 8 » Статья стр. 1532
<<<>>>
Расчетные зависимости нейтронного выхода от параметров сталкивающихся плазменных сгустков
Житлухин А.М.1, Климов Н.С.1, Бурмистров Д.А.1, Костюшин В.А.1, Лазукин А.В.1
1Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований, Троицк, Москва, Россия
Email: zhitlukh@triniti.ru, klimov@triniti.ru, burmistrov@triniti.ru, vakostyushin@triniti.ru
Поступила в редакцию: 23 октября 2024 г.
В окончательной редакции: 17 апреля 2025 г.
Принята к печати: 18 апреля 2025 г.
Выставление онлайн: 14 июля 2025 г.
PDF версия
Одним из инструментов для формирования предварительно нагретой замагниченной плазмы, необходимой для осуществления термоядерной вспышки, являются импульсные плазменные ускорители, которые прошли впечатляющий путь развития от пушки Маршалла до ускорителей компактных торов и плазменных тороидов, которые в отличие от компактных торов имеют внутри себя проводник - внутренний электрод ускорителя. Сталкивая плазменные сгустки и оптимизируя их состав, можно не только создавать условия для осуществления импульсного термоядерного устройства с положительным энергетическим выходом, но и эффективно преобразовывать их кинетическую энергию в энергию линейчатого ЭУФ и рентгеновского излучения, что открывает путь к созданию оборудования для перспективных технологических приложений и разработке генераторов коротковолнового когерентного направленного излучения. Цель работы разработка упрощенной модели и расчет выхода нейтронного излучения при свободном пролете друг сквозь друга как сгустков дейтериевой плазмы, так и сгустков дейтериевой и тритиевой плазмы. На основании результатов расчетов определены минимальные значения энергосодержания и скорости плазменных сгустков, которые нужно обеспечить, чтобы получить планируемые величины нейтронного выхода. В расчетах не учитывались потери кинетической энергии дейтронов и тритонов на нагрев электронной компоненты плазмы. Ключевые слова: сгустки дейтериевой и тритиевой плазмы, замагниченная плазма, тор. DOI: 10.21883/0000000000
  1. Л.А. Арцимович, С.Ю. Лукьянов, И.М. Подгорный, С.А. Чуватин. ЖЭТФ, 33 (1), 3 (1957)
  2. И.М. Подгорный, С.А. Чуватин, Г.А. Быков, В.Д. Письменный. Исследование процесса электродинамического ускорения сгустков плазмы. В сб. Физика плазмы и проблема управляемых термоядерных реакций (Изд-во АН СССР, М., 1958), т. 4, с. 222--235
  3. J. Marshall. Phys. Fluids, 3, 134 (1960)
  4. J. Marshall, T.F. Stratton. Nuclear Fusion, Рart 2, 663 (1960)
  5. А.Б. Михайловский. Теория плазменных неустойчивостей (Атомиздат, М., 1975), т. 1, 272 с
  6. АА.А. Галеев, Р.З. Сагдеев. ЖЭТФ, 57 (3), 1047 (1969)
  7. А.Б. Михайловский. Электромагнитные неустойчивости неоднородной плазмы (Энергоиздат, М., 1991), 352 с
  8. В.М. Алипченков, И.К. Конкашбаев, В.Б. Лопатко. Турбулентная релаксация направленной энергии сверхзвуковых потоков плазмы в продольном магнитном поле (Препринт ИАЭ N 3793. М., 1983), 24 с
  9. В.М. Алипченков. Термализация сверхзвуковых потоков плазмы (Канд. дисс., М., 1983), 110 с
  10. Л.Е. Аранчук, Ю.Г. Калинин, А.С. Кингсеп, В.А. Скорюпин, В.В. Яньков. ЖЭТФ, 71 (5 (11)), 1849 (1976)
  11. R. Lovberg. Phys. Fluids, 7 (11), 57 (1964)
  12. Ю.В. Скворцов. ЖТФ, 36 (10), 1808 (1966)
  13. А.А. Калмыков, А.Д. Тимофеев, Ю.И. Панкратьев, В.И. Арцебашев, Н.А. Хижняк. ЖТФ, 37 (5), 877 (1967)
  14. И.М. Золототрубов, В.А. Киселев, Н.Н. Новиков. ЖТФ, 35 (2), 253 (1965)
  15. А.Я. Балагуров, А.Г. Ершов, В.Л. Левтов, Л.В. Лесков и др. ЖТФ, 37 (2), 274 (1967)
  16. А.А. Калмыков, А.Д. Тимофеев, Б.А. Шевчук. ЖТФ, 40 (12), 2553 (1970)
  17. Ю.А. Вальков. Динамика токовой оболочки импульсных электродинамических ускорителей плазмы (Канд. дисс., М., 1971), 168 с
  18. П.М. Колесников. Электродинамическое ускорение плазмы (Атомиздат, М., 1971), 389 с
  19. И.М. Золототрубов, Ю.М. Новиков, И.П. Скоблик, А.Г. Толстолуцкий. Исследование работы коаксиального ускорителя в режиме генерации плотной и высокоэнергетичной плазмы. В кн.: Плазменные ускорители (Машиностроение, М., 1973), с. 214--218
  20. Ю.А. Вальков, В.С. Молчанов, Ю.В. Скворцов. Динамики токовой оболочки в импульсном коаксиальном инжекторе. В кн.: Плазменные ускорители (Машиностроение, М., 1973), с. 233--244
  21. М.И. Пергамент. Экспериментальное исследование механизмов ускорения плазмы в импульсных коаксиальных системах (Канд. дисс., М., 1975), 139 с
  22. T.D. Butler, J. Hennis, F. Jahoda, etc.  Phys. Fluids, 12 (9), 1904 (1969)
  23. Р.Г. Бикматов, Н.В. Горячева, А.Д. Кискин, А.М. Тихонов. Конструкция комплекса 2МК-200. В кн. 3-я Всесоюзная конференция по плазменным ускорителям. Тезисы докладов (Минск, 1976), с. 102--103
  24. А.М. Житлухин, В.П. Кислов, А.Д. Кискин, Н.М. Умрихин, Ф.Р. Хамидуллин. Конструкция и технические характеристики экспериментального комплекса с использованием импульсного плазменного ускорителя с энергозапасом накопителя 1.4 МДж. В сб.: 5-я Всесоюзная конференция по плазменным ускорителям и ионным инжекторам. Тезисы докладов (Наука, М., 1982), с. 163--164
  25. Г.Н. Аретов, В.И. Васильев, Ф.Р. Хамидуллин. ПТЭ, 3, 219 (1972)
  26. Н.И. Архипов, В.В. Гаврилов, Н.В. Горячева, А.М. Житлухин и др. Диагностический комплекс установок МК-200, и МК-200М. В сб.: 3-е Всесоюзное совещание по диагностике высокотемпературной плазмы: Тезисы докладов (Дубна, 1983), с. 98
  27. H. Gota, A. Smirnov, M.W. Binderbauer, T. Tajima, etc. Nuclear Fusion, 64, 112014 (2024). https://doi.org/10.1088/1741-4326/ad4536
  28. D. Krotez, R. Segas, I. Khalzov, V. Suponitsky. Conceptual Design of a Magnetized Target Fusion Power Plant General Fusion Inc., Richmond, British Columbia, Canada. 30th IEEE Symposium on Fusion Engineering, Oxford, UK, July 9-13, 2023 E-267
  29. J. Slough, G. Votroubek, Ch. Pihl. Nuclear Fusion, 51 (5), 053008. DOI: 10.1088/0029-5515/51/5/053008
  30. Р.Х. Куртмуллаев, А.И. Малютин, В.Н. Семенов. Компактный тор. Итоги науки и техники (Физика плазмы, ВИНИТИ, М., 1985), т. 7, с. 80--135
  31. С.В. Рыжков. Прикладная физика, 1, 47 (2010)
  32. L.C. Steinhauer. Phys. Plasmas, 18, 070501 (2011)
  33. И.В. Ромаданов, С.В. Рыжков. Физика плазмы, 41 (10), 884 (2015). DOI: 10.1134/S1063780X15100074
  34. C. Li, X. Yang. Phys. Plasmas,  24, 042705 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4980001
  35. M.R. Gomez, S.A. Slutz, C.A. Jennings, D.J. Ampleford, M.R. Weis, C.E. Myers, D.A. Yager-Elorriaga, K.D. Hahn, S.B. Hansen, E.C. Harding, A.J. Harvey-Thompson, D.C. Lamppa, M. Mangan, P.F. Knapp, T.J. Awe, G.A. Chandler, G.W. Cooper, J.R. Fein, M. Geissel, M.E. Glinsky, W.E. Lewis, C.L. Ruiz, D.E. Ruiz, M.E. Savage, P.F. Schmit, I.C. Smith, J.D. Styron, J.L. Porter, B. Jones, T.R. Mattsson, K.J. Peterson, G.A. Rochau, D.B. Sinars. Phys. Rev. Lett., 125, 155002 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.155002
  36. S.V. Ryzhkov. Appl. Sci., 13 (11), 6658 (2023). https://doi.org/10.3390/app13116658
  37. В.И. Васильев, А.М. Житлухин, В.Г. Соловьева, Ю.В. Скворцов, Н.М. Умрихин. Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика плазмы и проблемы УТР (Харьков, 1977), 1 (6), с. 19--24
  38. Н.М. Умрихин. Оптимизация мощных импульсных ускорителей плазмы (Канд. дисс., М., 1984), 196 с
  39. В.В. Сиднев, Ю.В. Скворцов, В.Г. Соловьева, Н.М. Умрихин. Физика плазмы, 10 (2), 392 (1984)
  40. Я.В. Новиков, И.А. Росляков, А.Ю. Фролов, А.Г. Еськов, А.М. Житлухин, Н.М. Умрихин. Плазменный ускоритель с магнитным затвором (Патент РФ, RU 188484 U1, 1919, Бюл. N 11)
  41. А.М. Житлухин, В.П. Бахтин, Ю.И. Матвеенко и др. Проект МНТЦ N 078-95, Итоговый отчет, 1998
  42. А.М. Житлухин, В.М. Сафронов, Ю.В. Скворцов. Физика плазмы, 5, 1099 (1981)
  43. А.М. Житлухин, И.В. Илюшин, В.М. Сафронов, Ю.В. Скворцов. Физика плазмы, 8 (3), 509 (1982)
  44. Н.И. Архипов, А.М. Житлухин, В.М. Сафронов, Ю.В. Скворцов. Физика плазмы, 11 (2), 201 (1985)
  45. В.М. Сафронов. Получение высокотемпературной плазмы в магнитных ловушках при встречном взаимодействии плазменных потоков (Канд. дисс., М., 1985)
  46. Н.И. Архипов, А.М. Житлухин, В.М. Сафронов, Ю.В. Скворцов. Физика плазмы, 20 (10), 868 (1994)
  47. C.W. Hartman, J.H. Hammer. Phys. Rev. Lett., 48, 929 (1982)
  48. J.H. Hammer, J.L. Eddleman, C.W. Hartman, at al. Phys. Fluids B, 3 (8), 2236 (1991)
  49. J.H. Degnan, R.E. Peterkin, G.P. Baca, et al. Phys. Fluids B, 5 (8), 2938 (1993)
  50. В.П. Бахтин, В.Г. Еськов, А.М. Житлухин, В.П. Смирнов, Д.А. Топорков, Н.М. Умрихин, В.Е. Фортов, В.Е. Черковец. Нейтронные источники для гибридных реакторов на основе сталкивающихся сгустков. Отраслевая научно-техническая конференция АтомТех-2013 (Издат. дом МЭИ, М., 2013), с. 29--36
  51. Отчет о НИОКР " Расчетно-теоретические и экспериментальные исследования в обоснование мощного импульсно-периодического источника нейтронов на базе импульсных плазменных ускорителей. Этап 2013-2015 годов" (Инв. N 10/НИР --- 6921, Троицк, М., 2013), 88 с
  52. Л.А. Арцимович. Управляемые термоядерные реакции (Гос. изд-во физико-математической лит-ры, М., 1961), с. 6
  53. Е.П. Велихов, С.В. Путвинский. Термоядерная энергетика. Статус и роль в долгосрочной перспективе (1999), thermonuclear.ru/rev.html

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme