60 жыл бұрын, 1965 жылы наурызда Т-6 токамак пайдалануға берілді. 50 жыл бұрын Т-6 модификацияланған T-11 токамак іске қосылды. Т-11 токамак та жақсартылды, енді ол Т-11М деген атаумен Троицк қаласындағы институтта жұмыс істейді. Ресей Федерациясының МҒО ТРИНИТИ ғалымдары онда болашақ термоядролық қондырғыларға арналған технологияларды пысықтауда.
Т-6, оның атауынан көрініп тұрғандай, токамак сериясындағы бірінші де, соңғы да емес еді. Айтпақшы, басқарылатын термоядролық синтезді (БТС) өнеркәсіптік энергетикада пайдалану идеясын алғашқы ғылыми талқылаудың мерейтойы биылғы жылы болады. 1950 жылы сол кезде Сахалинде әскери қызмет атқарған жас сержант Олег Лаврентьев КОКП Орталық Комитетіне хат жазды. Онда ол екі идеяны ұсынды, олардың бірі БТС туралы болды. Олег Лаврентьев жоғары температуралы плазма жоғары вольтты электр өрісі арқылы оқшауланатын реактор схемасын ұсынды. Хатты ядролық физиктерге жіберді, олар автор ойының өзіндік ерекшелігі мен батылдығын атап өтті.
Андрей Сахаров пен Игорь Тамм плазманы магниттік ұстайтын тороидты термоядролық реактордың өміршең идеясын ұсынды. Ол 1951 жылы қаңтарда бекітілді. Алғашқы қондырғыны сол жылы құрастырды. Бұл қалың қабырғалы мыс қаптамадағы шыны тор болды. Плазма сол арқылы өтетін токтан қызады және қабырғалармен жанасқанда мыс қаптамасында қозатын көзделген Фуко токтарымен ұсталады деп болжанған. Кейінірек, 1957 жылы Игорь Курчатовтың шәкірті Игорь Головин кеңес ғалымдары әзірлеген БТС жүйесін «токамак» деп атауды ұсынды. Бұл «магниттік катушкалары бар тороидты камераның» қысқартуы.
Тороидтық тұжырымдама стеллараторлықпен бәсекелесті. Бірақ 1968 жылы Новосибирскіде өткен БТС бойынша халықаралық конференцияда кеңес ғалымдары токамактарда қол жеткізілген эксперименттік нәтижелер туралы айтты, олар басқа типтегі қондырғыларға қарағанда бірқатар жақсы болды. Бейнелеп айтқанда, баяндамалар зияткерлік «термоядролық жарылыс» болып шықты.
Токамактар бүкіл әлемде пайда бола бастады, термоядролық ғылыми әлемде жетекші орынға ие болды. 1960 жылдан 1988 жылға дейін тек КСРО-да 21 токамак салынды, олардың кейбіреулері басқа елдерге берілді. Ең бастысы – БТС-ті коммерциялық іске асыру мүмкіндігін дәлелдеуі керек ИТЕР халықаралық жобасы – бұл токамак.
Т-6 токамак қондырғысының авторы Курчатов институтының кіші ғылыми қызметкері, КСРО Мемлекеттік сыйлығының болашақ лауреаты, Арцимовичтің ақылдылар ортасынан ең ақылды және білімді Владимир Муховатов болды. Т-6 қондырғысы тороидтық магнит өрісінің тегістігінің (гофрлылықсыз) шедеврі ретінде ойластырылған. Оның максимум ток пен минимум төзімділік қорлары кезінде жұмыс істеу үшін плазмаға өте жуықтаған разрядтық камера ішінде тұрақтандырғыш мыс қаптамасы болды. Онда плазманың тұрақтылығы мәселелері егжей-тегжейлі зерттелді.
1975 жылы қондырғы жаңартылып, Т-11 деп аталды. Онда плазманы қосымша қыздыру бойынша оған жылдам бейтарап атомдар шоғырын инжекциялау арқылы тәжірибелер мақсатты түрде жүргізіле бастады. Бұл өте маңызды болды, өйткені токамактардағы плазманы қосымша қыздыру сол кезде өз алдына проблемаға айналды. Есептеулер көрсеткендей, қалыпты қыздыру арқылы қол жеткізуге болатын плазманың шекті температурасы қарқынды термоядролық реакция үшін қажетті мөлшерден 4-5 есе төмен. Бейтарап атомдар инжекциясы идеясы жақсы нәтиже көрсетті.
1985 жылы қондырғы бөлшектелді, содан кейін Э.А. Азизовтың арқасында диагностикалық мәселелерді шешу үшін Т-11М атауымен жаңартылды және қайта жанданды. Қазіргі уақытта троицктің Т-11М токамагы – Ресейдегі плазманы магниттік ұстаудың үш қолданыстағы қондырғыларының бірі. Ол бірінші қабырғаның маңызды мәселелерін шешуге және жаңа ұсыныстардың нақты жағдайында тестілеуге арналған материалтану стенді ретінде жұмыс істейді.
Алғашқы үлкен жетістік – қоспалардың деңгейін төмендету үшін барлық ресейлік және бірқатар шетелдік токамактардың бірінші қабырғасын жабу үшін карборан көмегімен боронизацияны қолдану. Екінші жетістік – сол мақсаттар үшін капиллярлық кеуекті жүйелерді қолдану арқылы литийді пайдалану.
Т-11 М параметрлері қазіргі өлшемдер бойынша қарапайым: плазмадағы ток 0,1 МА дейін, плазма электрондарының температурасы 500 эВ дейін, плазманың максимум тығыздығы 7 х 1013 см3 үшін бірнеше бірлік. Дегенмен, олар плазманың токамактың бірінші қабырғасымен және бірінші қабырға материалдарының өздерінің өзара әрекеттесуін зерттеуге, оны қорғау әдістерін жасауға, разрядтың бұзылу динамикасын зерттеуге, плазманың жаңа диагностикасын жетілдіруге мүмкіндік береді.
Қазіргі уақытта Т-11М-де токамактар үшін сұйық литий қорғанысы жасалуда. Бұл қабырғаға жылу жүктемесін азайтып, плазмадан келетін бөлшектер ағындарын тоқтату үшін қажет. 2022 жылы институт ғалымдары жұмыс камерасында вакуумдық жағдайларды бұзбастан Т-11М эмиттерлік жүйесіне литиймен сыртқы қосымша толтыруды орындады – бұл әлемдік деңгейдегі нәтиже.
Қазір Т-11М-де термоядролық реактордың бірінші қабырғасын литиймен қорғау жүйелері мен технологияларының толық жиынтығы сынақтан өтуде. Атап айтқанда, перспективалы құрылғылар мен технологиялар сыналуда: лимитер, коллектор, инжектор.
Т-11М-де зерттеу нәтижелері біршама күрделі жобаларда – Т-15МД токамакта, реакторлық технологиялары бар ресейлік токамакта (РТТ) және қабырғаларды бор карбидімен боронизациялау бөлігінде ИТЭР халықаралық жобасында қолданылады. Атап айтқанда, РТТ-да нақты сұйық литий қорғанысын қолдануды жоспарлап отыр.
