带有标记诊断系统的 GDL 方案。由 E. Soldatkina 提供

俄罗斯科学院西伯利亚分院G. I. Budker核物理研究所(INP SB RAS)的专家开发了一种新型诊断系统，该系统能够高精度地测量用于控制受控热核聚变(CTF)实验中的等离子体的开放式磁系统的能量损失。相关研究在GDL(气体动态阱)装置上进行，结果表明，等离子体中捕获的能量有20%到40%会在磁场中损失。这一研究成果已发表在《等离子体物理学杂志》上。

GDL设施是INP SB RAS独特的研究综合体“长开放式陷阱”(LOT)的一部分，与其他三个开放式陷阱——KOT(紧凑型轴对称环面)、GOL-NB(波纹陷阱-中性束)和SMOLA(螺旋磁性开放式陷阱)共同构成了这一研究体系。目前，科学家们正在测试用于创建新一代GDML(气体动态多镜阱)装置的技术，旨在演示设计基于开放式磁阱的紧凑、经济且环保的热核反应堆的可能性。

俄罗斯科学院西伯利亚原子能研究所实验室负责人、物理和数学科学候选人埃琳娜·索尔达特金娜表示，无论是封闭式(托卡马克、仿星器)还是开放式磁系统，磁阱的等离子体损失都是未来热核反应堆能源效率的关键问题。为了评估气动装置的能源效率并高精度地测量能量损失的数量和位置，专家们创建了一个现代化的诊断综合系统。

索尔达特金娜介绍，早在90年代GDL推出时，同事们就设定了这项任务。如今，诊断设备已经完全更新，以适应现代等离子体参数。2024年，科学家们成功巩固了GDL的能源平衡，考虑了由于等离子体通过陷阱塞泄漏而造成的能量损失、等离子体离子在残余气体上的再充电(横向损失)、原子能量辐射造成的能量损失以及等离子体外层与径向电极接触造成的能量损失。总体而言，等离子体中捕获的约80%的能量是在这些能量损失通道中测量的。

对于研究人员来说，最重要的是研究横向损耗通道，因为在引入新的诊断方法之前，他们并不清楚该区域损失了多少能量。索尔达特金娜解释，当等离子体在残留气体上重新充电时，它会在磁场中损失能量，这个过程称为横向损失。为了测量这种寄生效应，他们创建了一个基于热释电材料的新诊断系统，结果发现在这个通道中损失了高达40%的能量。

INP SB RAS开发的基于热释电的诊断方法已经被其他研究开放式陷阱的同事重复验证，如来自威斯康星等离子体物理实验室(美国)和TAE技术公司(美国)的科学家。现在，俄罗斯物理学家的任务是了解如何最大限度地减少GDT设施中等离子体的横向损耗通道，并利用这种消失的能量来加热等离子体。

索尔达特金娜表示，他们的实验室已经开发出一种马歇尔枪的原型，它不是用冷气体来供给等离子体，而是用冷等离子体。他们计划通过这种方式强烈抑制横向损耗通道，将这40%的能量留在等离子体内。一旦等离子体的能量含量与装置中的所有能量汇合，热核反应堆就会更接近实现。目前，他们正在致力于使马歇尔枪能够以多脉冲模式而非单脉冲模式运行，相关实验才刚刚开始。

这项工作是在国家任务FWGM-2025-0041“开发轴对称开放式陷阱中等离子体约束方法”框架内开展的。