Физики Национального исследовательского ядерного университета МИФИ создали экспериментальный комплекс для измерения магнитных полей в сферических токамаках. Разработка позволяет обнаружить искажения, которые компьютерные модели не учитывают, сообщили «Первому техническому» в университете.

Магнитное поле в токамаке удерживает плазму, не давая ей соприкоснуться со стенками камеры. Однако микроскопические неточности сборки катушек — сдвиги проводов при намотке и перекосы при монтаже — порождают паразитные вертикальные и радиальные поля. Они искажают форму плазменного шнура, снижают устойчивость удержания и в конечном счёте могут прервать термоядерную реакцию. Стандартные компьютерные расчёты не всегда предсказывают такие искажения.

Для проверки расчётов учёные построили физическую модель — уменьшенную копию токамака МИФИСТ-1 в масштабе один к трём. Тор напечатали на 3D-принтере, в канавки уложили медный провод, конструкцию сделали разборной для возможности менять конфигурацию. Для измерений разработали печатную плату с 36 трёхкомпонентными датчиками Холла. Система автономно опрашивает датчики с частотой 1000 герц и записывает данные во встроенную память.

При токе 180 ампер паразитные составляющие не удавалось зафиксировать из-за шумов. При увеличении тока до 1200 ампер измерения показали, что основная паразитная составляющая — вертикальное поле — соответствует теоретическим предсказаниям. Однако отношение величины паразитных полей к основному оказалось в несколько раз выше расчётного.

Полученное расхождение указывает на наличие неучтённых факторов: подводящие провода, микроскопические перекосы витков и наклоны датчиков вносят искажения, которые не фиксируются компьютерным моделированием. Эти данные позволят скорректировать конструкцию будущих термоядерных реакторов и определить допустимый уровень неточности сборки, при котором удержание плазмы остаётся стабильным.