КМУ ИЯФ "Физика плазмы" 2026

Tuesday 12 May 2026, 10:00 → 20:00 Asia/Novosibirsk

Конкурс молодых ученых ИЯФ СО РАН по Физике Плазмы.

10:00 → 10:20 Влияние улучшенного удержания плазмы в плазменном эмиттере ионного источника на эффективность получения пучка отрицательных ионов водорода

В докладе представлено влияние магнитной стенки заднего фланца высокочастотного (ВЧ) плазменного эмиттера на получение пучка в мощном поверхностно-плазменном источнике отрицательных ионов водорода. Определены критерии эффективного удержания плазмы с помощью магнитной стенки. Получен пучок ОИ с током до 1,4 А при мощности на выходе ВЧ генератора 40 кВт. Продемонстрировано повышение эффективности генерации пучка ОИ на 33% в широком диапазоне мощности ВЧ генератора.

Speakers: Путинцев И.Д. (Магистратура, 1 курс) , Сотников О.З. (Научный руководитель)

10:20 → 10:40 Исследование эмиссионных характеристик индукционного плазменного генератора с оптимизированной конструкцией

Для достижения необходимой в атомарных инжекторах плотности ионного тока на выходе из плазменного генератора j≈100 - 500 мА/см2 и стабильной работы в длительных импульсах перспективно использовать высокочастотный (ВЧ) драйвер. Он представляет собой плазменный генератор на основе высокочастотного индукционного разряда. В ИЯФ СО РАН разработана серия атомарных инжекторов с ионными источниками на основе ВЧ разряда. Опыт, полученный при работе с такими ионными источниками, позволил оптимизировать конструкцию ВЧ драйвера. В данной работе представлена обновленная версия индукционного плазменного генератора и измерения его эмиссионных характеристик.

Speakers: Гаврисенко Д.Ю. (Аспирантура, 2 курс) , Шиховцев И.В. (Научный руководитель)

10:40 → 11:00 Ионный источник имплантера ионов ТМ200Т

ИЯФ СО РАН ведет разработку ускорительной части ионного имплантера ТМ200Т для полупроводниковой промышленности. Важной частью имплантера является ионный источник, в котором происходит генерация и ускорение необходимых ионов до требуемой энергии. По проекту ионный источник должен обеспечить ток пучка ионов 11B величиной равной 20 мА на энергии 80 кэВ, для чего необходим полный ток ионов вплоть до 200 мА на рабочем газе BF3. Для обеспечения полного ионного тока такой величины предложена оригинальная схема ионного источника, основанная на разряде Пеннинга. Фокусировка и извлечение ионного пучка обеспечиваются щелевой трех-электродной ионно-оптической системой с площадью эмиссионной поверхности 50×4 мм2. В работе приведены схема ионного источника и результаты первых экспериментов.

Speakers: Орлов А.М. (Магистратура, 1 курс) , Сорокин А.В. (Научный руководитель)

11:00 → 11:20 Заполнение приосевой области в кольцевом дуговом разряде в скрещенных полях

Для создания плазмоида с β~1 с помощью нейтральной инжекции необходимо иметь достаточно горячую и плотную мишенную плазму. По оценкам при температуре электронов порядка 30 эВ и плотности порядка 1-3 10^13 см^-3 возможно создать область с нулевым магнитным полем. Плазму с такой температурой и плотностью удавалось получать ранее на установке АМБАЛ с помощью дугового генератора с кольцевой формой разрядного канала. Ранее на установке КОТ с помощью данного генератора удавалось получить плазму с высокой температурой электронов (более 20 эВ), однако такая температура наблюдалась только вблизи проекции разрядного канала. Приосевая область же оставалась холодной (около 5 эВ). В данном докладе представлены результаты по модификации плазменного генератора, которые позволили заполнить приосевую область более плотной и горячей плазмой.

Speakers: Колесниченко К.С. (Аспирантура, 2 курс) , Мурахтин С.В. (Научный руководитель)

11:20 → 11:40 Изучение кинетических и МГД-неустойчивостей на установке КОТ

В ИЯФ СО РАН на установке КОТ (Компактный Осесимметричный Тороид) ведутся исследования удержания плазмы, нагреваемой при помощи мощных пучков нейтральной инжекции, в компактном аксиально-симметричном пробкотроне. Для эффективного захвата инжектируемых нейтралов требуется мишенная плазма с относительно высокой температурой и плотностью. Для её создания используется дуговой генератор плазмы с кольцевым разрядным каналом, аналогичный использовавшемуся в экспериментах на установке АМБАЛ-М. Конструкция генератора способствует развитию неустойчивости Кельвина-Гельмгольца в мишенной плазме, что позволяет достигать требуемой температуры (Te ~ 20-30 эВ и Ti ~ 100-120 эВ). Другим ключевым моментом является отслеживание и подавление развивающихся кинетических неустойчивостей в горячем плазмоиде, таких как Альфвеновская ионно-циклотронная неустойчивость.
В данной работе представлены результаты исследования кинетических и МГД-неустойчивостей, развивающихся в плазме в экспериментах на установке КОТ. Получены подтверждения развития неустойчивости Кельвина-Гельмгольца при помощи двух подвижных тройных ленгмюровских зондов, спектрометра видимого диапазона и двух сборок радиальных зондов Мирнова. Определены параметры плазмы в эксперименте, при которых начинается развитие альфвеновской ионно-циклотронной неустойчивости.

Speakers: Жимулев К.Ф. (Магистратура, 1 курс) , Мурахтин С.В. (Научный руководитель)

11:40 → 12:00 Полностью неявный электромагнитный PIC метод с точным сохранением энергии и заряда

Равновесия с большим β предполагают близкое соседство в плазме областей как с нулевым, так и сильным магнитным полем, поэтому наиболее корректными являются кинетические модели описания плазмы. Необходимость разрешать в них самые мелкие электронные масштабы (обратную плазменную частоту и дебаевский радиус) можно обойти с помощью использования неявного интегрирования по времени. Модифицированная нами полунеявная модель имеет два недостатка: во-первых, в ней появляется трудоёмкий этап заполнения массовых матриц, а во-вторых, стадия коррекции, необходимая для точного выполнения закона Гаусса, приводит к нефизическому обмену энергией между сортами частиц посредством флуктуаций электрического поля. В данной работе мы ищем решение этих проблем путём обобщения полностью неявной электростатической схемы на электромагнитный случай. Будет приведено описание полностью неявного электромагнитного PIC алгоритма способного точно сохранять энергию и заряд. Работа алгоритма будет проверена путём моделирования вейбелевской неустойчивости, также будут проведены сравнения с расчётами формирования плазменных равновесий с высоким бета в полунеявной модели и дана оценка относительной эффективности полностью неявного подхода.

Speakers: Куршаков В.А. (Аспирантура, 2 курс) , Тимофеев И.В. (Научный руководитель)

12:00 → 12:20 Кофе-брейк

12:20 → 12:40 Исследование формирования пучка в одноапертурном источнике отрицательных ионов с высокочастотным генератором плазмы

Цель научной работы - разработать новый стационарный источник отрицательных ионов с высокочастотным (ВЧ) генератором плазмы, с надежностью в работе для облегчения работы в клинике. Текущая цель доклада - исследовать формирование пучка в ионно-оптической системе источника с ВЧ генератором плазмы. В данной работе будут приведены результаты измерений плотности ионного тока с помощью сеточного зонда. Также были представлены результаты моделирования магнитной системы источника в среде COMSOL, и результаты экспериментального измерения магнитного поля с помощью тесламетра. В конце доклада представлено моделирование формирования пучка в ионно-оптической системе источника отрицательных ионов.

Speakers: Булатова У.Д. (Магистратура, 2 курс) , Гмыря А.А. (Научный руководитель)

12:40 → 13:00 Разработка и испытание модернизированной ионно-оптической системы ВЧ ППИ отрицательных ионов водорода с большой площадью эмиссии

В ИЯФ разработан прототип инжектора, который использует источник отрицательных ионов водорода с током пучка до 1,5 А и энергией 120 кэВ. Для формирования ионного пучка используется трех-электродная ионно-оптическая система. Ранее используемая ИОС обеспечивала формирование необходимого пучка 1,2 А с угловой расходимостью 11х26 мРад. Эффективность транспортировки такого пучка на вход одноапертурного ускорителя составляла ~30%. Для улучшенного формирования пучка 1,5 А была пересмотрена геометрия вытягивающего и ускоряющего электродов ИОС. Диаметр апертуры вытягивающего электрода был увеличен с 12 до 16 мм, подробно изучен перехват сопутствующих электронов на его поверхности. Щелевая геометрия ускоряющего электрода была заменена на геометрию с круглыми апертурами. При использовании модернизированной ИОС получен пучок 1,3 А с расчетной угловой расходимостью порядка ~10x10 мРад, 75 % пучка проведено на вход ускорителя. Исследованы вопросы по улучшенному перехвату электронов на вытягивающем электроде при увеличении магнитного поля в ИОС.

Speakers: Ильенко Н. (Аспирантура, 2 курс) , Сотников О.З. (Научный руководитель)

13:00 → 13:20 Магнитная активность плазмы в многопробочной винтовой ловушке

Установка СМОЛА* предназначена для исследования винтового удержания при параметре безразмерной кулоновской столкновительности близкому к установке нового поколения ГДМЛ. Для изучения влияния ИЦР нагрева на плазму были разработаны диамагнитный зонд, расположенный в области удержания и сборка локальных магнитных зондов, расположенных в транспортной секции. В работе будут представлены результаты измерения диамагнетизма в режимах с вводом ВЧ-мощности, а также колебания на высоких гармониках частоты ионно-циклотронного резонанса.

Speakers: Кожевников А.В. (Магистратура, 2 курс) , Судников А.В. (Научный руководитель)

13:20 → 13:40 Разработка электромагнитной полностью неявной дрейфово-кинетической PIC модели с точным сохранением глобальной энергии и локального заряда

Полностью неявные PIC-модели эффективны для кинетического моделирования удержания плазмы в магнитных ловушках, так как не требуют разрешения плазменной частоты и дебаевской длины и обеспечивают точное сохранение энергии, однако 3D-расчеты с полным кинетическим описанием всех сортов частиц остаются слишком трудоемкими из-за необходимости разрешать циклотронное вращение электронов. Дрейфово-кинетическое описание электронов устраняет эту проблему, сохраняя ключевые кинетические эффекты в транспорте сильно замагниченной плазмы, но для открытых ловушек требуется гибридный подход, комбинирующий дрейфовое приближение для электронов с полным кинетическим описанием ионов в реальной 3D-геометрии с учетом электромагнитных эффектов. На сегодняшний день не существует дрейфово-кинетических моделей, способных решать полную систему уравнений Максвелла с точным сохранением энергии и локального заряда. В настоящей работе впервые предложены согласованные способы вычисления тока намагниченности от ведущих центров и дискретизации градиента магнитного поля в зеркальной силе, обобщающие дрейфово-кинетическую PIC-модель на электромагнитный случай без нарушения закона сохранения энергии. Результаты тестирования подтверждают возможность увеличения временных и пространственных шагов по сравнению с полунеявной полностью кинетической моделью и демонстрируют относительную производительность дрейфово-кинетических расчётов.

Speakers: Морозов О.П. (Магистратура, 2 курс) , Тимофеев И.В. (Научный руководитель)

13:40 → 14:00 Изучение выхода D-D реакции в Газодинамической ловушке при уменьшении поперечной области удержания быстрых ионов

Изучение выхода D-D реакции на установке Газодинамическая ловушка (ГДЛ) является важным с точки зрения перспектив создания источника нейтронов. Полное число реакций и их распределение в пространстве существенно зависят от функции распределения быстрых ионов. Более компактное расположение быстрых ионов должно приводить к увеличению выхода при таком же количестве удерживаемых быстрых ионов. Первые эксперименты с подвижным лимитером продемонстрировали эффект, связанный с уменьшением поперечных размеров области удержания быстрых ионов. В данной работе продолжается исследование влияния уменьшения размеров удержания на выход D-D реакции.

Speakers: Корж В.А. (Магистратура, 2 курс) , Максимов В.В. (Научный руководитель)