|
|
|
 |
პლაზმის ფიზიკის განყოფილება
|
ექსპერიმენტული პლაზმის ფიზიკის ლაბორატორია
|
ექსპერიმენტული კვლევების დინამიკა ტოკამაკებზე
|
შესაბამისი პუბლიკაციები იხილეთ:
პლაზმის ფიზიკის განყოფილება-
ექსპერიმენტი -
ექსპერიმენტი ტოკამაკებზე-
|
|
|
1982 წ.- საბჭოთა კავშირის მეცნიერებათა აკადემიასა და ჩეხეთის რესპუბლიკის მეცნიერებათა აკადემიას შორის
არსებული სამეცნიერო თანამშრომლობის ფარგლებში, საქართველოს მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკის
ინსტიტუტის პლაზმის ფიზიკის განყოფილება ჩაერთო ჩეხეთის მეც. აკადემიის პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტთან
საერთო სამეცნიერო კვლევებში ტოკამაკ TM-1-MH - ზე, რომელიც მოსკოვის კურჩატოვის ინსტიტუტიდან
გადატანილი იქნა ჩეხეთში-პრაღაში ტოკამაკის კვლევების დასაფუძნებლად.
ამ თანამშრომლობის ფარგლებში, 3 თვით მივლინებული იქნა პრაღაში ინსტიტუტის უფ. მეც. თანამშრომელი,
ფიზ.-მათ. მეცნიერებათა კანდიდატი - სულხან ნანობაშვილი.
ამ პერიოდში ტოკამაკზე განხორციელდა საერთო ექსპერიმენტული კვლევები, რომლებიც ეხებოდა ტოკამაკის
პერიფერიული პლაზმის თვისებების შესწავლას და მათზე ქვედაჰიბრიდული ტალღების ზემოქმედებას. ეს იყო
პირველი შედეგები ამ ტოკამაკზე, რომელიც გამოქვეყნდა სამეცნიერო ჟურნალში.
1985 წ. - თერმობირთვული პლაზმის კვლევების მიმართულებით დაიდო ხელშეკრულება საერთო სამეცნიერო
კვლევებზე უშუალოდ საქართველოს მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკის ინსტიტუტსა და ჩეხეთის მეცნიერებათა
აკადემიის პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტს შორის, რომელიც დღემდე არსებობს და ახლდება ყოველ
5 წელიწადში ერთხელ.
1985 წ.- ტოკამაკ CASTOR-ზე (1983-1984 წლებში მოდერნიზირებული ტოკამაკი TM-1-MH) პლაზმასთან ქვედა-
ჰიბრიდული ტალღების ურთიერთქმედების შესასწავლად შეიქმნა ახალი, „მრავალკავშირიანი“ (“multijunction”)
გრილი და დაიწყო მისი საშუალებით პლაზმაში ტოროიდული დენის - „წატაცების დენის“ გენერაციის შესა-
ძლებლობების კვლევა, 4-ტალღმზიდიანი გრილის გათვლის ფიზიკური საფუძვლების დამუშავება, კონ-
სტრუქციის შექმნა და დამზადება, აქტიური ექსპერიმენტები ტოკამაკზე (ი.დიატლოვი, ს. ნანობაშვილი.
ფ.ჟაჩეკი, ი.შტეკლი, ფ.ირანეკი და ტოკამაკის გუნდი).
1986 – 1987წლებში - განხორციელდა ქვედაჰიბრიდული ტალღებით წატაცების დენის გენერირება ტოკამაკ
CASTOR-ზე და ამ რეჟიმში პლაზმის თვისებების სისტემატიური შესწავლა. პირველად, ჩვენს მიერ აღმოჩენილ
იქნა ის, რომ წატაცების რეჟიმში ხდება პლაზმის დენის რადიალური პროფილის მკვეთრი „გაბრტყელება“
ომურთან შედარებით. ამას კი შეიძლება გამოეწვია პლაზმის ტურბულენტობაზე მნიშვნელოვანი ზეგავლენა, რაც
ექსპერიმენტულად დადასტურდა შემდგომი კვლევებისას. კერძოდ, წატაცების დენის რეჟიმში პლაზმის
ტურბულენტობა მკვეთრად მცირდება. (ს. ნანობაშვილი, ფ.ჟაჩეკი, ი.შტეკლი, მ.ვალოვიჩი, ვ.კოპეცკი
და ტოკამაკის გუნდი)
1988 წ.- დაიწყო ტოკამაკ CASTOR-ზე (შემდგომ, უკვე გაგრძელდა წლების განმავლობაში ახალ ტოკამაკ
COMPASS-ზეც) პერიფერიული პლაზმის ტურბულენტური თვისებების სისტემატიური შესწავლა, რომელიც
მომდევნო წლებშიც დარჩა ერთ-ერთ აქტუალურ და მუდმივი კვლევის საგნად, მიუხედავად ექსპერიმენტის
მიზნებისა და პირობების მეტად ფართო ცვლილებებისა ტოკამაკზე. (ი.შტეკლი, ი.ნანობაშვილი,
ს. ნანობაშვილი, ფ.ჟაჩეკი და ტოკამაკის გუნდი).
1994 წ.- დამუშავდა ტოკამაკ CASTOR-ზე ქვედაჰიბრიდული ტალღების აღგზნებისათვის კვაზიოპტიკური გრილის
ფიზიკური საფუძვლები (ი.პრეინჰალტერი) და ამის გათვალისწინებით კონსტრუირებულ იქნა კვაზიოპტიკური
გრილი (ს. ნანობაშვილი)
1995 წ.- კვაზიოპტიკური გრილი დამზადდა პრაღის პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტის მექანიკურ სახელოსნოში, გაეწყო
და დაიწყო აქტიური ექსპერიმენტები ტოკამაკ CASTOR-ზე. (ს. ნანობაშვილი, ი.პრეინჰალტერი, ფ.ჟაჩეკი)
1995 წ.- დაიწყო და მომდევნო ათწლეულის განმავლობაში აქტიურად მიმდინარეობდა ექსპერიმენტები ტოკამაკ
CASTOR-ზე პლაზმის ელექტროდული biasing-ის პირობებში, როდესაც პლაზმაში ხორციელდებოდა არა-
ერთგვაროვანი რადიალური ელექტრული ველის გენერირება, რასაც მივყავდით პლაზმის პოლარიზაციასთან
და ეფექტურ წანაცვლებით პოლოიდურ ბრუნვასთან. ამას კი მნიშვნელოვანი გავლენა ჰქონდა პლაზმის
ელექტრულ და მაგნიტურ ფლუქტუაციებზე, კეძოდ, ხდებოდა მათი მკვეთრი შემცირება(ი.შტეკლი, ფ. ჟაჩეკი,
ს. ნანობაშვილი, ი.ნანობაშვილი, და ტოკამაკის გუნდი)
1996 წ.- ტოკამაკ CASTOR-ზე ექსპერიმენტულად ნაჩვენები იქნა, რომ როგორც მრავალკავშირიან გრილის, ასევე
კვაზიოპტიკური გრილის „ცხვირის“ წინ პლაზმაში აღიგზნება არაერთგვაროვანი რადიალური ელექტრული ველი,
რომელიც პერიფერიულ პლაზმაში ქმნის ცნობილ, ე.წ. biasing-ის ეფექტს. ეს შედეგი მნიშვნელოვანია იმით, რომ
ამ შემთხვევაში პლაზმაში არაა შეყვანილი ელექტროდი და საქმე გვაქვს პლაზმის უკონტაქტო biasing-თან. ეს,
თავის მხრივ საინტერესოა როგორც თერმობირთვულ ცხელ პლაზმაში ტურბულენტობის დონის “გარედან”
მართვის შესაძლებლობა. (ფ.ჟაჩეკი, ს. ნანობაშვილი)
1996 წ.- დაიწყო ტოკამაკის პლაზმის ტურბულენტური მახასიათებლების სტატისტიკური ანალიზი.
(ი. ნანობაშვილი, ი.შტეკლი, ს. ნანობაშვილი)
1996 წ.- ჩვენს მიერ (ს. ნანობაშვილი, ი.ნანობაშვილი) დამუშავდა ტალღმზიდური სქემა და ჩვენს მიერვე აეწყო
8 მმ დიაპაზონის, სამსიხშირიანი (29 გჰ, 31 გჰ და 33 გჰ), პოლოიდური და ტოროიდული კორელაციური
რეფლექტომეტრი. რეფლექტომეტრის გამომსხივებელი და მიმღები ანტენური სისტემა, როგორც O-მოდის, ასევე
X-მოდისათვის, შედგებოდა 3 რუპორული ანტენისაგან. ცენტრალური-გამომსხივებელი ანტენა ორიენტირე-
ბული იყო ცენტრალურ-ტოროიდულ სიბრტყეში, ზედა და ქვედა ანტენა კი ორიენტირებული იყო
ტოკამაკის განმუხტვის კამერის ცენტრისაკენ, ტოროიდული სიბრტყის მიმართ 150 დახრით. ეს სისტემა მრავალი
წლის განმავლობაში ტოკამაკ CASTOR-ზე, ექსპერიმენტის სხვადასხვა პირობებში, უპრობლემოდ
ფუნქციონირებდა და წარმოადგენდა, პრაქტიკულად, ტოკამაკის სტანდარტულ დიაგნოსტიკას.
მალევე, ჩვენს მიერ პირველად იქნა დაფიქსირებული ექსპეიმენტებში ე.წ. „ფაზის გაქცევის“ (phase runaway)
ეფექტი. როგორც შემდგომმა ანალიზმა აჩვენა ეს დაკავშირებული იყო პოლოიდურად მბრუნავი პლაზმიდან
არეკვლილი სიგნალის სიხშირის დოპლერულ წანაცვლებასთან. ცხადია, ეს თავის მხრივ კარგი საშუალებაა
პლაზმის პოლოიდური ბრუნვის სიჩაქარის გასაზომად. (ს. ნანობაშვილი, ფ.ჟაჩეკი, პ.პლიშეკი)
1998 წ.- ჩვენს მიერ პიველად იქნა ექსპერიმენტულად დაფიქსირებული მრავალკავშირიანი გრილით ტოკამაკის
ტურბულენტურ პლაზმაში შეყვანილი ქვედაჰიბრიდული ტალღების სპექტრის მნიშვნელოვანი გაგანიერება, რაც
სრულ თანხვედრაში იყო თეორიულ გამოკვლევებთან. (რ.კლიმა, ი.პრეინჰალტერი, ფ. ჟაჩეკი, ს. ნანობაშვილი,
ი.შტეკლი და ტოკამაკის გუნდი).
2001 წ.- ჩვენს მიერ შეიქმნა მაღალმგძნობიარე მიკროტალღური მეთოდი, რომელმაც საშუალება მოგვცა გაგვეზომა
პრაღაში პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტის გამოყენებითი კვლევის დეპარტამენტისათვის მეტალურ და დი-
ელექტრიკულ საფენზე, ბორის კარბიდის ნაფენების დიელექტრიკული მუდმივა და კარგვის კუთხის ტანგენსი,
რომელიც მეტად მნიშვნელოვანი პარამეტრებია მათ საფუძველზე ზემაღალსიხშირული ელემენტების შექმნის
ტექნოლოგიაში. (ს. ნანობაშვილი)
2002-2005 და 2006-2009 წლის განმავლობაში ჩვენი ინსტიტუტის ტოკამაკზე მომუშავე ჯგუფი (ს. ნანობაშვილი -
ხელმძღვანელი, ი.ნანობაშვილი, გ.როსტომაშვილი, გ.გელაშვილი, მ.მდივნიშვილი) იყო, ევროპის
წამყვან პლაზმურ ცენტრებთან ერთად (მათ შორის ჩეხეთის მეცნიერებათა აკადემიის პლაზმის ფიზიკის
ინსტიტუტი) INTAS-ის საერთაშორისო გრანტის მფლობელი. საგრანტო პროექტი ეხებოდა ევროპის სხვადასხვა
ტოკამაკებზე პლაზმის ტურბულენტობის და მისი გარედან მართვის მეთოდების დამუშავებას და თერმო-
ბირთვული პლაზმის მაგნიტურ მახეში გაუმჯობესებული დაჭერის შესაძლებლობებს კვლევას.
ეს პროექტები INTAS-ის მიერ აღიარებული იყო, როგორც ამ პერიოდის ერთ-ერთი საუკეთესო.
2002-2003 და 2005–2007 წლებში საფრანგეთის ატომური ენერგიის კომისარიატის კადარაშის პლაზმის ფიზიკის
ინსტიტუტში, ზეგამტარ ტოკამაკ TORE SUPRA-ზე ექსპერიმენტებში ჩაერთო ჩვენი ინსტიტუტის პლაზმის
ფიზიკის განყოფილების უფ. მეც. თანამშრომელი, ფიზ.-მათ. მეცნიერებათა კანდიდატი ი.ნანობაშვილი.
ექსპერიმენტული კვლევა ეხებოდა, ე.წ. „მყვინთავი“ ზონდური სისტემის საშუალებით პლაზმის პერიფერიული
ზონის ტურბულენტური თვისებების კვლევას ექსპერიმენტის სხავადასხვა პირობებში.
2006 წ.- შემოთავაზებული იქნა პლაზმის პერიფერიული ზონაში მიმდინარე ტურბულენტური
პროცესების შესწავლის ახალი მეთოდი - „აფეთქების მეთოდი“, რომელიც საშუალებას იძლევა უფრო ღრმად
ჩავიხედოთ ტოკამაკის ამ ზონაში ტურბულენტობის ფიზიკურ სურათში და შემდგომ მისი გარედან
მართვის შესაძლო მეთოდების სრულყოფილ დამუშავებაში. (ი.ნანობაშვილი.)
ჩვენს მიერ, შემდგომ წლებში ეს მეთოდი ინტენსიურად გამოიყენებოდა როგორც TORE SUPRA-ს,
ასევე CASTOR-ის ტურბულენტური მონაცემების ერთიან-კომპლექსურ ანალიზში.
2010 წ.- ი. ნანობაშვილი ჩაერთო გერმანიის იულიხის საკვლევი ცენტრის პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტის ტოკამაკ
TEXTOR-ზე ექსპერიმენტულ კვლევაში, რომელიც ეხებოდა ექსპერიმენტის სხვადასხვა პირობებში ერგოდული
დივერტორის გავლენას ტოკამაკის პერიფერიული პლაზმის ტურბულენტურ თვისებებზე. ექსპერიმენტულ
მონაცემთა „აფეთქებების მეთოდით“ ანალიზმა აჩვენა, რომ გარკვეულ პირობებში ერგოდული დივერტორი
ისეთივე გავლენას ახდენს პერიიფერიული პლაზმის ტორბულენთობაზე, როგორც პლაზმის ელექტროდული
პოლარიზაცია (ე.წ. biasing-ი). ეს კი მეტად მნიშვნელოვანია ტოკამაკის ცხელი პლაზმის პირობებში, როგორც
პლაზმის უკონტაქტო პოლარიზაცია და ამ გზით პერიფერიული პლაზმის ტურბულენტობის გარედან მართვა.
2006 წ. დეკემბერი - ტოკამაკ CASTOR-მა პრაღის პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტში შეწყვიტა ფუნქციონირება
(გადატანილი იქნა ჩეხეთის ტექნიკურ უნივერსიტეტში, სადაც ის ახლა ფუნქციონირებს GOLEM-ის სახელით).
ეს განხორციელდა EURATOM-ის ფარგლებში სახელმწიფოთა შეთანხმების საფუძველზე პრაღის პლაზმის
ფიზიკის ინსტიტუტში კალემიდან (დიდი ბრიტანეთი) ტოკამაკ COMPASS-D - ს გადმოტანასთან და მასზე
თერმობირთვული პლაზმის კვლევის ახალი პროგრამის გაშვებასთან დაკავშირებით.
2007 წ.- ჩვენს მიერ ტოკამაკ CASTOR-ზე უკვე არსებულ მონაცემთა ბაზაში პერიფერიული პლაზმის ტურბუ-
ლენტური მონაცემების ანალიზისათვის ფართოდ დაინერგა ი.ნანობაშვილის მიერ ჯერ კიდევ TORE
SUPRA-ზე (კადარაში, საფრანგეთი) შემოთავაზებული, პლაზმის სიმკვრივის და მცურავი პოტენციალის
ანალიზის ე.წ. „აფეთქების მეთოდი“. (ი.ნანობაშვილი, ი.შტეკლი, პ.დევანკი, ს. ნანობაშვილი,
გ.ვან ოოსტი, პ.პელემანი)
2008 წ. დეკემბერში - პრაღის პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტში დამონტაჟდა, გაეწყო და დაიწყო ფუნქციონირება
ტოკამაკ COMPASS-D-მ. ამ ტოკამაკზე გაგრძელდა ტურბულენტობის და მასთან დაკავშირებული პროცესების
ერთობლივი ექსპერიმენტული კვლევა ისევ იმ ხელშეკრულების ფარგლებში, რომელიც არსებობდა (და ახლაც
არსებობს) ჩვენ ინსტიტუტსა და პრაღის პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტს შორის.
2008 წ.- დაიწყო ტოკამაკ COMPASS-D-ზე ზემაღალსიხშირული (ზმს) რედიომეტრის საშუალებით პლაზმიდან
ელექტრონული-ციკლოტრონული და ელექტრონული-ბერშტეინის ტალღების გამოსხივების სისტემატიური
შესწავლა. ამისათვის შეიქმნა სპეციალური, ტოკამაკის ვაკუუმურ კამერის დიაფრაგმის ჩრდილში
განთავსებული, გარედან რეგულირებადი, უჟანგავი ფოლადის სფერული და ელიფსური სარკეები. ზმს სიგნალი,
რომელიც ვაკუუმური კამერის კვარცის ფანჯრიდან გამოსხივდება, ფიქსირდებოდა სპეციალური რუპორული
ანტენით და მიეწოდებოდა 16 არხიან ზმს რადიომეტრს. ეს სისტემა კონსტრუირებული იქნა ჩვენს მიერ
(ს. ნანობაშვილი) და დამზადდა პრაღის პლაზმის ფიზიკის ინსტიტუტის მექანიკურ სახელოსნოში. მთელი
კომპლექსი დამონტაჟდა ტოკამაკზე, გაეწყო და დაიწყო ტოკამაკის განმუხტვის სხვადასხვა რეჟიმში, მათ შორის
პლაზმის ჩქარი ნეიტრალური კონებით გახურების რეჟიმში, შემდგომი მრავალწლიანი (პრაქტიკულად ტოკამაკ
COMPASS-D-ს ფუნქციონირების ბოლომდე, (2020 წლის დეკემბერი). ექსპერიმენტები და შედეგების
თეორიული ანალიზი. (ი.პრეინჰალტერი, ს. ნანობაშვილი, ფ.ჟაჩეკი, ი.ურბანი, ი.ზაიაცი).
2009 - დღემდე - პრაქტიკულად სრულად დაკავებული ვართ ტოკამაკ COMPASS-D-ზე და მომავალ,
მშენებარე COMPASS-U ტოკამაკზე თერმობირთვული ცხელი და მკვრივი პლაზმის კვლევისათვის სხვადასხვა
ზემაღალსიხშირული დიაგნოსტიკური საშუალებების დამუშავებით - არსებულის ადაპტირებით და ახლის
შექმნით. კერძოდ, ეს ეხება პლაზმის ინტერფერომეტრიას, რეფლექტომეტრიას და რადიომეტრიას. (მ.ვარავინი,
ი.ზაიაცი, ფ.ჟაჩეკი, ს. ნანობაშვილი).
პირველ რიგში იქმნება მკვრივი - n≥1020მ3, პლაზმისათვის სუბმილიმეტრული, პირდაპირმაჩვენებელი
(ცალსახა), ორსიხშირიანი ინტერფერომეტრის სქემა, ტოკამაკის ვაკუუმურ კამერასთან ადაპტირებული
ანტენური სისტემა, დეტექტირების ელექტრონული მოწყობილობა და მონაცემთა ბაზასთან კავშირი. სამუშაოები
ამ მიმართულებით უკვე ახლოა პრაქტიკულ განხორციელებასთან.
მილიმეტრული დიაპაზონის რეფლექტომეტრისათვის ზმს სქემა, რომელიც COMPASS-D-ზე ფუნქციონირებდა
ჯერჯერობით სავსებით მისაღები ჩანს, ანტენური სისტემა კი ახალი ტოკამაკის განმუხტვის კამერისათვის
საჭიროებს მნიშვნელოვან ადაპტირებას.
რაც შეეხება რადიომეტრის ანტენურ სისტემას, ამ მიმართულებით მუშაობა უახლოს ხანში დაიწყება.
ზოგადად, ტოკამაკ COMPASS-U-ს პროექტირება უკვე დასრულებულია, ახლა ხდება მისი ძირითადი კომპო-
ნენტების დამზადება და 2023-2025 წლების განმავლობაში იგეგმება მისი კომპლექსის სრული აწყობა და
წინასწარი გამოცდა.
2025 წ. - დაგეგმილია ტოკამაკ COMPASS-U-ზე პირველი პლაზმის მიღება.
|
|
|
