С чего начать путь в термоядерной энергетике?

В термоядерной энергетике большой спектр задач: от фундаментальных исследований до проектирования реакторов, плазменных ускорителей и двигателей. Некоторые задачи могут выполнять даже студенты! Рассказываем, с чего начать путь молодому ядерщику.

Homo Science

Куда стоит пойти учиться?

Наиболее очевидный вариант — физический факультет. Базовые знания дают в бакалавриате любого технического вуза. Более специализированные навыки можно освоить на одной из программ магистратуры: «Физика плазмы», «Управляемый термоядерный синтез» и так далее. Подобные программы появились в российских университетах (например, в НИУ МЭИ и НИЯУ МИФИ) еще в 1960–1980-е годы.

Но в сфере термоядерной энергетики нужны не только физики, но и инженеры, специалисты по химии и материаловедению. Например, для создания или поддержания работы реакторов нужно изучать поведение материалов в термоядерных реакторах: ведь им приходится выдерживать высокие температуры и радиационное излучение.

Подходящие направления для бакалавров, магистров и аспирантов есть, например, в НИЯУ МИФИ, МФТИ, Санкт-Петербургском политехническом университете, МГУ, НИУ МЭИ, Новосибирском государственном университете.

Что изучают студенты?

В дополнение к курсам по общей и ядерной физике студенты изучают физику плазмы, устройство термоядерных установок и инженерно-технические проблемы управляемого термоядерного синтеза. Например, на программе бакалавриата НИЯУ МИФИ есть курсы о лазерах и их применении для диагностики плазмы, моделировании плазменных процессов и вакуумных технологиях для плазменных установок, а также лабораторные практикумы по физике низкотемпературной плазмы

В магистратуре студенты осваивают более специфические навыки, которые можно применить в научной работе, в том числе методы машинного обучения и основы работы термоядерных реакторов и лазерных установок для термоядерных исследований. Для практической работы в НИЯУ МИФИ даже создали учебный токамак «Мифист» — установку для магнитного удержания плазмы.

Где можно пройти стажировку?

Как правило, кафедры технических вузов предлагают стажировку в крупных исследовательских институтах – например, в Институте ядерного синтеза и Институте водородной энергетики и плазменных технологий “Курчатовского института”. 

Программа научных стажировок в области термоядерной физики есть и у корпорации Росатом. Здесь ждут студентов бакалавриата и специалитета, начиная со второго курса, а также магистров и аспирантов. Под руководством наставника стажеры исследуют самые разные отрасли ядерной энергетики –  среди них лазерные и плазменные технологии, в том числе лазерный термоядерный синтез (ГНЦ РФ «ТРИНИТИ»). Специализация стажера должна соответствовать направлениям исследований этих научных институтов.

И, конечно, ИТЭР – крупнейший международный проект по созданию термоядерного реактора – предлагает стажировки студентам и аспирантам стран-участниц (Россия – в их числе). Один из способов поучаствовать в проекте – поступить на европейскую программу PhD по термоядерной физике – Fusion DC. Попасть в международный проект можно благодаря программам академической мобильности, таким как Erasmus Mundus, которые позволяют обучаться в российском и европейском университете одновременно.

Какие практические задачи я могу решать уже сейчас?

Стажеры могут участвовать в экспериментах на плазменных ускорителях и токамаках: отслеживать параметры работы установки и замерять температуру плазмы. Кропотливая, но посильная задача – математическое моделирование: например, загружать инженерные параметры термоядерной установки в модель и смотреть, как будут вести себя в ней различные газы и как на температуру плазмы влияют примеси. Другое направление – лазерно-индуцированная плазменная спектроскопия: можно разработать модель, которая позволяет контролировать с помощью лазера состав поверхности стенки токамака, обращенной к плазме. 

Стажеры могут обратиться к исследованиям и разработке плазменных двигателей. Например, в ГНЦ РФ «ТРИНИТИ», где создают прототип двигателя на основе плазменного ускорителя, стажеры исследуют особенности этой установки: как на нее влияет внешнее магнитное поле и как она работает на различных газах.

Где я смогу работать после вуза? 

Студентов, освоивших основы физики плазмы и термоядерной энергетики, ждут в научных центрах России и мира. Среди них – Росатом (в том числе ГНЦ РФ ТРИНИТИ), НИЦ Курчатовский институт, Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики в Сарове, институты РАН – в том числе Институт космических исследований и Институт высоких температур. И конечно, есть шанс попасть в крупнейшие международные проекты и организации, такие как ИТЭР и Международное агентство по атомной энергии.


Понятия: 

Плазма – это четвертое агрегатное состояние вещества после твердого, жидкого и газообразного. Из плазмы состоят все звезды. Представляет собой газ из нейтральных атомов или молекул и заряженных частиц – ионов и электронов.

Низкотемпературная плазма – это газ, состоящий из нейтральных атомов и молекул и заряженных частиц, то есть ионов и электронов. Ее температура не превышает 100000 градусов.

Управляемый термоядерный синтез – это создание более тяжелых атомных ядер из более легких (которые есть в плазме). В ходе этого процесса выделяется большое количество энергии — вот почему он так интересен ученым. В отличие от взрывного термоядерного синтеза, который используется в термоядерных бомбах, им можно управлять.

Комментарии 0
Авторизуйтесь , чтобы оставить комментарий

Стань частью сообщества Homo Science!

Зарегистрируйся чтобы получить 350 приветственных
баллов и открыть полный доступ к курсам,
тренажерам и конкурсам.