Управляемый термоядерный синтез, физика и техника ускорения элементарных частиц
Управляемый термоядерный синтез, физика и техника ускорения элементарных частиц – основные научные направления крупного ученого-физика, выпускника физико-технического факультета Томского политехнического института 1951 г. Г.И. Димова.
Управляемый термоядерный синтез
Управляемый термоядерный синтез (УТС) — синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который, в отличие от взрывного термоядерного синтеза (используемого в термоядерных взрывных устройствах), носит управляемый характер. Управляемый термоядерный синтез отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что в последней используется реакция распада, в ходе которой из тяжёлых ядер получаются более лёгкие ядра. В основных ядерных реакциях, которые планируется использовать в целях осуществления управляемого термоядерного синтеза, будут применяться дейтерий (2H) и тритий (3H), а в более отдалённой перспективе гелий-3 (3He) и бор-11 (11B).
Впервые задачу по управляемому термоядерному синтезу в Советском Союзе сформулировал и предложил для неё некоторое конструктивное решение советский физик Олег Лаврентьев. Кроме него важный вклад в решение проблемы внесли такие выдающиеся физики, как Андрей Сахаров и Игорь Тамм, а также Лев Арцимович, возглавлявший советскую программу по управляемому термоядерному синтезу с 1951 года.
Исторически вопрос управляемого термоядерного синтеза на мировом уровне возник в середине XX века. Известно, что Игорь Курчатов в 1956 году высказал предложение о сотрудничестве учёных-атомщиков разных стран в решении этой научной проблемы. Это произошло во время посещения Британского ядерного центра «Харуэлл».
Научные исследования Г.И. Димова и их результаты
В управляемом термоядерном синтезе Г.И. Димов предложил новую схему удержания плазмы в открытых термоядерных системах - амбиполярную ловушку. Разработал концепцию более простой, без поперечных неоклассических потерь, осесимметричной амбиполярной ловушки, на основе которой в ИЯФ СО РАН сооружена экспериментальная установка. На пробочной ловушке установил новые результаты по физике создания высокотемпературной плазмы, в том числе экспериментально нашел способ получения горячей мишенной плазмы из источника низкотемпературной плазмы.
В области атомарных пучков для управляемого термоядерного синтеза при определяющем участии Г.И.Димова освоены квазистационарные инжекторы атомных пучков мощностью до 1,5 МВт для получения высокотемпературной плазмы и ряд прецизионных атомарных инжекторов для ее диагностики. Создал физические основы образования мощных пучков изотопов водорода высокой энергии для поддержания и нагрева плазмы в термоядерных реакторах, в том числе выделил поверхностно-плазменный метод получения многоамперных пучков отрицательных ионов водорода с высокой плотностью тока, предложил плазменную мишень для конверсии ускоренных отрицательных ионов в атомы с высокой эффективностью.
В области электронных ускорителей в НИИ ядерной физики, электроники и автоматики при ТПИ руководил разработкой и сооружением синхротрона на энергию до 1,5 ГэВ. В области протонных ускорителей экспериментально разработал перезарядный метод инжекции, позволяющий облегчить получение предельных токов ускоренных протонов, особенно поляризованных, и применяемый в настоящее время во многих лабораториях мира. Получил на ускорительной дорожке компенсированный электронами протонный пучок с интенсивностью, на порядок превышающей обычный предел по пространственному заряду. Разработал ионные источники различных типов для ускорителей.