На Large Helical Device энергия ионов вдоль поля выросла на 30% за 0,1 мс после MHD-всплеска
Исследователи японского Национального института термоядерной науки наблюдали нагрев плазмы волнами её собственной неустойчивости. Эффект получен в эксперименте, не в реакции синтеза.
Группа под руководством профессора Кацуми Иды из Национального института термоядерной науки (Япония) сообщила о прямом наблюдении того, как основные ионы получают энергию в неустойчивой плазме. На Large Helical Device энергия ионов вдоль магнитного поля выросла на 30% в месте MHD-всплеска, в пределах 0,1 мс от его начала. Результаты опубликованы в Communications Physics 10 ноября 2026 года nature.com
Communications Physicsnature.comОткрыть источник ↗.
Large Helical Device — основная экспериментальная установка института. Это сверхпроводящее спиральное устройство с гелиотронным магнитным полем, эксперименты на нём начались в марте 1998 года. Структура его поля отличается от токамаков. Всплески, изученные в статье, вызывались энергичными частицами.
Распределение по скоростям и нагрев ионов
Основные ионы ускоряются вдоль магнитного поля. Взаимодействия волн и частиц, такие как затухание Ландау и затухание из-за пролётного времени, могут отклонять их распределение по скоростям от максвелловского. Авторы наблюдали уплощение в пространстве скоростей, то есть уменьшение градиента скорости, вместе с быстрым ростом энергии ионов вдоль поля.
Анизотропия распределения ионов по скоростям, вызванная их ускорением вдоль поля, исчезала за время ион-ионных столкновений, 2–3 мс nature.com
Communications Physicsnature.comОткрыть источник ↗.
По данным пресс-релиза, ранее было известно, что волны создают временное искажение функции распределения. Как менялась температура после этого, оставалось неясным. В этой работе после возвращения искажения к норме разброс движения частиц оказался больше, что указывает на рост температуры плазмы.
Ядро и периферия
Кратковременный рост энергии ионов затухает за 6 мс на периферии плазмы. В ядре плазмы он сохраняется намного дольше и вносит вклад в рост энергии ионов ядра.
Группа намеренно создавала неустойчивую плазму и подробно её исследовала. До сих пор неустойчивость в основном изучали как явление, которое нужно подавлять, поскольку считалось, что волны отнимают у плазмы энергию. Зафиксирована такая последовательность: неустойчивость, волны, искажение функции распределения, затем рост её ширины, то есть нагрев плазмы nature.com
Communications Physicsnature.comОткрыть источник ↗.
В релизе отмечено, что пока нет установки, способной показать весь процесс самонагрева при синтезе. Для этого нужны крупные установки вроде ITER, а демонстрация ожидается около 2040 года. Наблюдаемый здесь процесс, при котором волны неустойчивости нагревают плазму, — один из лежащих в основе шагов, и его можно проверять на нынешних установках. Авторы добавляют, что тот же процесс происходит в плазме магнитосферы Земли.
