O skupině

Jakým výzkumem se zabýváme

Silnoproudé výboje typu z-pinče či plazmatického fokusu jsou charakteristické svou vysokou účinností konverze elektrické energie do energie plazmatu. V současné době se této skutečnosti využívá zejména pro produkci rentgenových impulzů, a tak jsou z-pinče nejvýkonnějšími (až 500 000 GW) i nejúčinnějšími (až 20%) laboratorními zdroji rentgenového záření. Princip z-pinče může být také využit k efektivní generaci energetických částic.

Produkce fúzních neutronů a urychlení iontů v pinčovém a laserem produkovaném plazmatu je předmětem výzkumu naší skupiny po dobu více než 15 let. Během této doby byla navázána zahraniční spolupráce (US Naval Research Laboratory ve Washingtonu, Sandia National Laboratories v Albuquerque, Nevada Terawatt Facility v Nevadě, Kurčatovův ústav atomové energie v Moskvě, GSI Helmholtzzentrum fur Schwerionenforschung v Darmstadtu, IPPLM ve Varšavě, IHCE v Tomsku), byly vyvinuty různé diagnostické přístroje a metody, a byla provedena celá řada experimentů na unikátních plazmatických zařízení.

Na megaampérovém z-pinči GIT-12 v Tomsku byly v roce 2013 získány průlomové výsledky s novou konfigurací deuteriového z-pinče, kdy byla pozorována účinná produkce fúzních neutronů a urychlení vodíkových iontů až na 40 MeV. Dosažené energie iontů několikanásobně převýšily jak dosavadní maximální pozorované hodnoty, tak numerické odhady. Přestože mechanismus urychlující ionty v z-pinčích byl příčinou první produkce fúzních neutronů ve výzkumu řízené termojaderné syntézy, tedy již před šedesáti lety, tak stále není znám a je předmětem rozsáhlé diskuze. Vzhledem k přirozenému výskytu pinčového jevu ve fúzním plazmatu, v iontových diodách či ve vesmíru, např. ve formě mezigalaktických výtrysků, může studium mechanismu urychlení částic v z-pinčích přispět také k lepšímu pochopení základních procesů v astrofyzikálním a fúzním plazmatu.

K čemu to je

Výše popsané experimentální výsledky výzkumu Z-pinčového výboje a také jednoduchý princip a konstrukce Z-pinčových zařízeních jsou hlavní motivací pro jejich další studium. Naše experimentální poznatky mají široké možnosti užití v následujících odvětvích výzkumu:

• výzkum termojaderné syntézy jako energetického zdroje pro naši civilizaci,
• vývoj účinných zdrojů produkujících nanosekundové impulzy rychlých iontů, elektronů, neutronů a gama záření,
• laboratorní astrofyzika,
• studium plazmatu v silných magnetických polích,
• EUV litografie,
• experimenty s vysokou hustotou energie,
• ověření numerických kódů simulující jaderné výbuchy (podkritické experimenty),
• studium účinků jaderných zbraní,
• testování životnosti jaderných zbraní,
• vývoj rentgenových laserů atd.

Součástí a velkou předností našeho výzkumu je možnost výchovy a přímé účasti studentů na provozovaných experimentech. Díky individuálnímu přístupu zkušených členů skupiny a díky pracovitosti studentů se zapálením pro danou věc jsou produkovány kvalitní studentské práce.

Kdo financuje náš výzkum

Na financování našeho výzkumu se podílí největší měrou MŠMT ČR, dále pak GA ČR, ČVUT a IAEA. Konkrétně se jedná o následující projekty:

• MŠMT InterExcellence, Inter-Transfer LTT17015: Výzkum v rámci Mezinárodního centra hustého magnetizovaného plazmatu, období 2018-2021.
• MŠMT InterExcellence, Inter-Action LTAUSA17084: Studium vysokoenergetických procesů v plazmatu produkovaném impulzními zdroji proudu, období 2017-2020.
• Standardní projekt GAČR č. GA16-07036S: Mechanismy urychlení iontů v deuteriových z-pinčích, období 2016-2018.
• Projekt OPVVV č. CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/0000778: Centrum pokročilých aplikovaných přírodních věd, období 2018-2023.
• Studentský grant ČVUT č. SGS16/223/OHK3/3T/13: Elektrické výboje: experimentální výzkum, modelování a aplikace, období 2016-2018.
• Program IAEA RC 17088: Characterization of High Energy Deuteron Pulses Produced by Dense Magnetized Plasmas.