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俄羅斯科學院西伯利亞分院GI Budker核物理研究所(INP SB RAS)已成功地將其SMOLA核聚變設施的等離子體密度提高了1.5倍。它還將等離子體流出的速度減緩了10倍。受控熱核聚變領域的研究正在使用基于各種磁約束系統(tǒng)的實驗設施進行。它們都有相同的目標--達到熱核聚變所需的溫度、密度和等離子體封閉時間。

雖然許多核聚變項目，包括法國的國際熱核實驗反應堆(ITER)，使用封閉式的磁捕集器來捕集等離子體--托卡馬克，但其他項目則使用開放式磁捕集器。INP的研究人員使用了幾個開放型的實驗設施，包括SMOLA，它是一個帶有螺旋式磁性等離子體約束的開放陷阱?？茖W家們最近在《等離子體物理學雜志》上發(fā)表了兩篇科學論文，詳細介紹了他們的實驗結(jié)果。

開放式系統(tǒng)的優(yōu)勢之一是，它們與托卡馬克不同，可以實現(xiàn)等離子體壓力與磁場壓力的高比率。來自INP的專家們已經(jīng)成功實現(xiàn)了0.6的比率，并正在努力達到統(tǒng)一。然而，雖然開放式磁阱的幾何形狀很簡單，類似于一個有兩個頸部的瓶子，但它們允許在端孔處有強烈的等離子體流出。為了解決這個問題，INP開發(fā)并建造了其實驗性的SMOLA(螺旋形磁性開放陷阱)設施。

高級研究員安東-蘇德尼科夫(Anton Sudnikov)解釋說："開放式陷阱中的磁場力線不是封閉的，例如在托卡馬克中，因此，等離子體只保留在裝置的中間，而在兩端可以流出，為了減少這種流出，磁 "塞子 "被放置在那里，以增加磁場。在另一個INP設施，即RESIN，嘗試了一種不同類型的磁塞。RESIN與其他開放式捕集器的不同之處在于，在一端，我們安裝了一個螺旋塞子，而不是通常的磁塞。正是這種螺旋形的磁場能夠?qū)⒘鞒龅牡入x子體"拖"回陷阱的中心?！?/p>

Sudnikov指出：“在最近的實驗中，使用強螺旋磁場的INP專家能夠減少流出的等離子體的流量，以至于他們無法再記錄它，理論預測，在螺旋磁場的存在下，等離子體的封閉性應該得到加強。這就是我們在實驗中觀察到的，但我們實驗的最重要結(jié)果是......當加入螺旋場時，等離子體密度也增加了1.5倍。這種依賴關(guān)系很簡單：等離子體在陷阱中被限制得越多，它的密度就越大，而我們整個帶有螺旋約束的多鏡系統(tǒng)在總體上就越有效。"

由于獲得的結(jié)果，科學家們能夠在受控熱核聚變的研究方面取得進一步進展。因此，例如，在等離子體的熱核參數(shù)下，為了在多鏡阱中對其進行有效的約束，有必要使離子碰撞和散射更加頻繁。但是在有用的熱核參數(shù)下，這就不會發(fā)生--離子被其他離子散射的次數(shù)太少，可以飛過陷阱，那么即使是螺旋場也不會把它拉回來。

此后，INP的科學家們利用另一個開放式捕集器設施--GOL-3(波紋狀開放式捕集器)在受控核聚變方面取得了進一步進展。下一個重要步驟將是開發(fā)一個使用氣體動態(tài)磁阱(GDML)限制熱核等離子體的裝置。INP希望GDML將證明在開放型磁捕集器的基礎上設計一個緊湊、經(jīng)濟和環(huán)保的熱核反應堆的可能性。

Sudnikov說：“GDML中的字母"M"意味著該阱將是多鏡面的。在基本版本中，這只是一個被磁塞限制的磁場。但如果我們所有的新成就都應用于這個項目，那么將有可能在GDML的兩端添加一個螺絲塞，就像在RESIN上一樣。我們的實驗結(jié)果讓我們希望螺桿部分將提高效率。該設施的規(guī)模和復雜性將保持不變，但我們將提高密度，改善約束質(zhì)量，因此，我們將更接近我們所需要的聚變參數(shù)。"

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