Неустойчивости в токамаках

Управляемый термоядерный синтез призван открыть новую эру в энергетике. Одним из направлений исследований являются токамаки – устройства, в которых горячая плазма удерживается магнитным полем в тороидальной конфигурации, и в скором будущем планируется запуск Интернационального термоядерного экспериментального реактора ИТЭР [8, 9]. Однако проблемой токамаков остаются неустойчивости, из-за которых происходит выброс плазмы на стенки камеры, что ведет к их разрушению. Среди наиболее опасных неустойчивостей так называемые локализованные краевые моды, которые переносят частицы плазмы и тепло на дивертор (участок камеры, предназначенный для удаления примесей в плазме) вдоль силовых линий магнитного поля. G.F. Harrer (Венский Технологический университет, Австрия) и его коллеги исследовали механизм появления данных неустойчивостей и возможные методы их подавления [10]. Экспериментальная часть работы выполнена на токамаке ASDEX, расположенном в Институте физики плазмы имени М.. Планка в Гархинге, Германия. Регистрировалось оптическое излучение, возникающее при взаимодействии плазмы с газом в диверторе, и данные наблюдений сравнивались с результатами математического моделирования. Оказалось, что неустойчивость ослабляется при увеличении плотности плазмы. Возможной причиной является уменьшение локального тока и снижение градиента давления на границе плазмы, который является доминирующим фактором нестабильности. Обнаружено, что изменение топологии магнитного поля (изменение шага намотки силовых линий) также повышает порог нестабильности. [8] Кадомцев Б Б, УФН 166 449 (1996); Kadomtsev B B Phys. Usp. 39 419 (1996) [9] Мирнов С В, УФН 179 767 (2009); Mirnov S V Phys. Usp. 52 725 (2009) [10] Harrer G F et al., Phys. Rev. Lett. 129 165001 (2022)