Профессор В.А. Рожанский стал членом научной группы ITER

11 Апреля 2018 Наука и инновации 491

На юге Франции в исследовательском центре Кадараш 35 стран работают над созданием крупнейшего в мире экспериментального термоядерного реактора ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). В переводе с латыни iter означает путь, и действительно, эксперименты, которые будут проводиться на реакторе, откроют дорогу самому перспективному виду энергии – энергии управляемого термоядерного синтеза. В крупнейшем международном проекте принимают участие и ученые Политеха, а заведующий кафедрой «Физика плазмы» ИФНиТ Владимир Александрович РОЖАНСКИЙ стал членом научной группы ITER.

Зав.кафедрой Физика плазмы ИФНиТ профессор В.А. Рожанский стал членом научной группы ITER

Осенью прошлого года генеральный директор ITER Бернард БИГО заявил, что половина работы по созданию реактора уже позади. В связи с тем, что ITER входит в завершающую фазу строительства, было принято решение изменить систему планирования и управления проектом и создать научную группу, которая будет определять его дальнейшую стратегию развития. В научную группу были приглашены всего по несколько специалистов от каждой страны-участницы ITER: Россию и Политехнический университет в международном проекте будет представлять профессор В.А. РОЖАНСКИЙ. Он возглавляет коллектив сотрудников кафедры «Физика плазмы» и Лаборатории термоядерного управляемого синтеза, который тоже будет обеспечивать работу проекта.

«Мы и раньше очень тесно работали с ITER. Сейчас выполняем уже третий контракт, причем право на их исполнение мы выиграли в международном тендере, – поясняет член научной группы ITER В.А. РОЖАНСКИЙ. – Мы являемся создателями численного кода для моделирования параметров пристеночной плазмы токамаков, в том числе и ITER, поэтому сотрудничаем уже давно, сейчас наше взаимодействие стало более формализованным». Пристеночный код, о котором говорит профессор, был принят в качестве основного на ITER год назад, он называется SOLPS-ITER. Более того, этот код рекомендован всем исследователям, которые занимаются управляемым синтезом для моделирования пристеночной плазмы токамака. Образно говоря, в пристеночной плазме четвертое состояние вещества, то есть плазма, встречается с другими – твердыми телами и газами. Здесь происходит множество процессов – ионизации, рекомбинации, попадания на стенку и других. Эти процессы можно моделировать и, решая сложные системы уравнений, создавать тот самый численный код. В процессе работы научная группа профессора РОЖАНСКОГО использует самые мощные ресурсы, в том числе и Суперкомпьютерного центра «Политехнический».

Коллектив под руководством В.А. Рожанского будет решать задачи ITER

Помимо моделирования ITER с помощью пристеночного кода и определения режима работы токамака, ученые Политеха работают над сложной технологической задачей. Дело в том, что в ITER из центра токамака идет огромная энергия, примерно 100 мегаватт (это мощность небольшой электростанции). На краю плазмы эта энергия попадает в специальное устройство – дивертор. Несмотря на то, что в диверторе плазма гораздо холоднее, чем в центре (в центре токамака температура больше 100 млн градусов, а в диверторе – около 10 тысяч), нагрузка на пластины дивертора очень велика. Необходимо предпринимать специальные меры, чтобы эту колоссальную мощность можно было отбирать и предотвращать тем самым разрушение стенок. В качестве решения этой проблемы было предложено вводить в пристеночную плазму разнообразные газы, чтобы они излучали и уменьшали нагрузку на пластины дивертора. «Мы разрабатываем эту идею, – рассказывает член научной группы ITER профессор РОЖАНСКИЙ. – Напускать примеси для переизлучения энергии – это хорошо с точки зрения взаимодействия в поверхности, однако их не должно быть много, чтобы не погасить разряд в токамаке». Ученые Политеха уже предложили несколько вариантов инертных газов, которые могут быть использованы в этом режиме.

Вообще, на токамаке ITER впервые должна быть получена управляемая термоядерная реакция с так называемым положительным выходом. Это означает, что энергия, которая выделяется в ходе реакции больше или, по крайней мере, равна затратам на нагрев плазмы в реакторе. Для этого необходимо достичь температуры больше чем 100 млн градусов! Планируется, что первая плазма на ITER будет получена к концу 2025 года. И если расчеты ученых подтвердятся, то начнется новый цикл экспериментов. «Человечество уже планирует строительство нового токамака “Демо”, который будет являться прототипом электростанции. И мы со своей стороны будем готовы моделировать этот токамак», – прогнозирует Владимир Александрович.

Как член научной группы ITER В.А. Рожанский будет определять его дальнейшую стратегию развития

Стоит отметить, что в научную группу профессора РОЖАНСКОГО входят не только уже состоявшиеся исследователи, но и аспиранты, студенты. На данный момент одна из аспиранток Владимира Александровича Елизавета СЫТОВА находится во Франции, где занимается моделированием пристеночной плазмы токамака. Она учится в трехсторонней аспирантуре Политехнического университета, Института физики плазмы имени Макса Планка (Германия) и ITER (Франция).

Стремительное развитие управляемого термоядерного синтеза неизбежно ставит вопрос подготовки кадров для этой отрасли. «Создание токамаков оказалось очень длительным процессом, – комментирует В.А. РОЖАНСКИЙ. – Люди, которые стояли у его истоков, уже состарились. Следующее поколение, к которому принадлежу я, должно создать ITER и показать, что он работает. А дальше на сцену должно выйти новое поколение специалистов, которое создаст термоядерную энергетику». В России сейчас разрабатывается национальная программа по развитию управляемого термоядерного синтеза, она предусматривает и резкое увеличение специалистов в области физики плазмы. В Политехе заниматься исследованием термоядерных реакций можно на всех уровнях обучения – в бакалавриате, магистратуре и аспирантуре. Более того, ввиду развитой академической мобильности студенты кафедры «Физика плазмы» вместе с дипломом Политеха могут получить диплом консорциума европейских университетов.

Материал подготовлен Медиа-центром СПбПУ. Текст: Илона ЖАБЕНКО

Версия для печати