Полученные томскими электрофизиками магнитозвуковые волны помогут в решении проблемы зажигания термоядерной реакции

Коллектив ученых Института сильноточной электроники СО РАН под руководством доктора физ.-мат. наук Владимира Орешкина экспериментально зарегистрировал и теоретически описал генерацию магнитозвуковых волн при взрывном сжатии проводников мегаамперными импульсами тока. Обнаружение этого явления открывает новые возможности в реализации идеи инерциального термоядерного синтеза. Исследование выполнено при поддержке РНФ, проекты №№ 22-19-00686 и 20-19-00364.

– Имплозия медных проводников происходит в режиме скинирования тока. Это когда ток протекает по тонкому слою вещества вблизи его внешней границы, а процесс нарастания тока происходит так быстро, что электромагнитное поле не успевает проникнуть глубоко внутрь проводящего вещества. Поэтому вблизи поверхности проводника не только образуется плазма, но и возникают магнитозвуковые волны, – пояснил ведущий научный сотрудник отдела высоких плотностей энергии ИСЭ СО РАН кандидат физ.-мат. наук Александр Русских.

Коллектив отдела занимается фундаментальными исследованиями вещества в экстремальных условиях, когда при больших температурах и давлениях оно ведет себя крайне необычно, обнаруживая различные интересные явления.

На фото: инженер Анатолий Семенов, ведущий научный сотрудник Александр Русских, младший научный сотрудник Рустам Чердизов, ведущий научный сотрудник Александр Шишлов и младший научный сотрудник Александр Жигалин

– Сначала наши ученые приложили много усилий по созданию и экспериментальной проверке уравнений состояния вещества, которые легли в основу расчетов теоретиков нашего отдела. Затем эти расчеты получили экспериментальное подтверждение, тем самым позволив не только зарегистрировать генерацию магнитозвуковых волн, но и подтвердить правильность физических подходов, использованных в теоретических расчетах, – отметил Александр Геннадиевич.

Обнаружение этого явления, представляющего собой низкочастотные магнитозвуковые колебания с периодом несколько сотен наносекунд, возможно, позволит ученым преодолеть трудности, возникающие при зажигании термоядерной реакции. Кроме этого, понимание и умение математически описать процесс распространения волны нелинейной диффузии магнитного поля в веществе, наряду с процессом распространения ударных и магнитозвуковых волн, дает возможность создать лучшие условия для транспортировки электромагнитной энергии по вакуумным передающим линиям в разрабатываемых в институте мультитераваттных генераторах.

Эксперимент выполнялся на сильноточном импульсном генераторе ГИТ-12 с амплитудой тока до 5 мегаампер и временем нарастания тока около 2 микросекунд. Эта уникальная научная установка ИСЭ СО РАН представляет собой 12 параллельно включенных генераторов Маркса и занимает площадь более 1200 квадратных метров, располагаясь в отдельном здании.