РАСЧЁТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАЗМЕННОГО ПРЕРЫВАТЕЛЯ ТОКА ПО ПРОГРАММЕ ВЗРЫВНОГО ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЭМИР

Алмазова К.И., Боровков В.В., Ивановский А.В., Корнилов В.Г., Царева Е.А, Челпанов В.И.
РФЯЦ-ВНИИЭФ (607190, г. Саров, Нижегородская обл., Россия).


Решение проблемы управляемого термоядерного синтеза в режиме инерционного удержания и связанных с ней задач физики высоких плотностей энергии требует создания высоких уровней пространственной концентраций энергии (і1 МДж/см3). Такие уровни можно достичь с помощью мощных источников мягкого рентгеновского излучения (МРИ). Одним из путей создания требуемых источников МРИ является строительство лазерных установок нового поколения. Другое направление связано с получением мощных источников МРИ на установках электрофизического класса. Относительная дешевизна этого направления, по сравнению с лазерными проектами, позволяет развивать в США программу электрофизического комплекса XZ в Сандийской национальной лаборатории. В нашей стране развёрнуты работы по созданию взрывного комплекса ЭМИР на базе созданных технологий взрывомагнитных генераторов (ВМГ).

Специфика разработки и создания комплекса ЭМИР состоит в том, что отработку отдельных узлов предполагается проводить в одноразовых взрывных экспериментах. В этих условиях успех реализации проекта в сильной степени зависит от глубины понимания физических процессов работы отдельных элементов комплекса ЭМИР. Требуемого понимания можно достичь при комплексном изучении процессов, сочетающем лабораторные экспериментальные, расчётно-теоретические методы, а также исследования во взрывных экспериментах.

В данном докладе приводятся результаты исследований ключевого элемента преобразующей системы комплекса ЭМИР—плазменного прерывателя тока (ППТ), выполненных в РФЯЦ-ВНИИЭФ. Исследования стадии накопления тока в контуре ППТ проводились расчётно-теоретическими и экспериментальными методами. Основой расчётно-теоретических исследований являлась одножидкостная двухтемпературная холловская магнитогидродинамическая (МГД) модель для описания динамики плазмы ППТ. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных стендах с ёмкостными накопителями энергии и включали интерферометрические исследования плазменных инжекторов коаксиального типа ППТ с импульсным напуском газа.

Сочетание лабораторных экспериментальных и расчётно-теоретических методов исследования позволило подготовить и впервые успешно провести серию взрывных экспериментов с использованием ВМГ по накоплению тока с амплитудой ~2 МА за время ~1 мкс в контуре ППТ.