Генератор не по Марксу

Самая престижная награда планеты за достижения в области мощной импульсной энергетики – Премия Эрвина Маркса – в 2019 году присуждена Александру Киму, доктору техничесикх наук, ведущему научному сотруднику Института сильноточной электроники СО РАН. Он получил ее за «новаторские научные и технологические разработки архитектуры мощных ЛТД-ускорителей».

Что такое ЛТД?

Как поясняет сам лауреат, термин LTD придумали французы лет 20 тому назад. Буквально, эта аббревиатура означает Linear Transformer Driver, т.е. источник питания по принципу линейного трансформатора. Так французские коллеги стали называть импульсные трансформаторы, разработанные в 1995 году в ИСЭ СО РАН академиком Борисом Ковальчуком для первичных накопителей энергии вместо генераторов Маркса в генераторах с промежуточным индуктивным накопителем и микросекундным плазменным прерывателем тока (ППТ). Такие генераторы предполагалось использовать для получения мощного выходного импульса с длительностью порядка 100 наносекунд для питания нагрузки в виде Z-пинча в программе инерционного термоядерного синтеза.

– Ключевым моментом в этом определении является длительность импульса (около 100 наносекунд), которая не должна превосходить время развития Релей-Тейлоровской неустойчивости в плазме Z-пинча., – рассказывает Александр Андреевич. – К сожалению, генераторы с промежуточным индуктивным накопителем не позволили получить такой импульс, причем не из-за первичных накопителей, а из-за свойств самого микросекундного ППТ. Но такой выходной импульс удалось получить безо всяких промежуточных накопителей с помощью «быстрых ЛТД-ступеней», которыми я и занимаюсь все последовавшие годы.

Ирония судьбы

Александр Ким – коренной томич. После окончания школы он поступил на радиофизический факультет ТГУ, но, доучившись до третьего курса, был отобран для обучения на новом факультете спецфизики легендарного МИФИ и в 1974 году переехал в Москву. Следовало бы подумать, что молодой человек, оказавшийся в столице, использует все возможности, чтобы остаться там, но выпускник хотел и вернулся домой, в родной Томск. Со своим красным дипломом он пришел в отдел кадров Института оптики атмосферы СО АН СССР, и с его специальностью – физика твердого тела – молодого специалиста направили в тогда еще отдел сильноточной электроники ИОА.

Александр Андреевич до сих пор благодарен МИФИ, в том числе и за эту специальность, указанную в его дипломе, из-за которой он оказался в ИСЭ (институт был образован через несколько месяцев). Там Александр Андреевич был принят инженером в лабораторию электронных пучков под руководством Сергея Бугаева, и в 1984 году защитил кандидатскую диссертацию по физико-математическим наукам на тему «Пробой коаксиального диода поперек магнитного поля и методы увеличения длительности импульса тока электронного пучка».

«Это какая-то ирония судьбы, – смеется Александр Андреевич, – сначала я занимался тем, чтобы увеличивать длительность импульса, а потом – чтобы ее сокращать!» Дело в том, что в бункере, где он работал, находится выходной узел ускорителя Гамма, на котором в 80-х годах ХХ века начиналось исследование микросекундных ППТ, и целью этих исследований, к которым Александр Ким вскоре присоединился, было сокращение длительности выходного импульса генератора до величины около 100 наносекунд.

Решающий вклад

Разработка и создание ЛТД-генераторов и решение связанных с этим фундаментальных проблем лежат в фокусе научных интересов А.А. Кима на протяжении уже многих лет. Коллеги сходятся во мнении, что в решение этих проблем он внес решающий вклад.

Владимир Орешкин, главный научный сотрудник отдела высоких плотностей энергии ИСЭ, цитирует слова одного из ведущих ученых Военно-морской исследовательской лаборатории США Александра Великовича, сказанные при номинации А.А. Кима на премию Э. Маркса: «…его вклад имеет огромное значение для физики инерционного термоядерного синтеза и физики высоких плотностей энергии… Технология быстрых ЛТД, впервые разработанная доктором А.А. Кимом, является лучшей альтернативой для развития этой бурно развивающейся области исследований в XXI веке. Благодаря вкладу А.А. Кима, следующая крупная установка по инерциальному термоядерному синтезу, на которой с большой вероятностью может быть достигнуто воспламенение термоядерного горючего, будет намного меньше и дешевле, чем существующая лазерная установка NIF в Ливерморской национальной лаборатории США».

Трое из пяти

В заключение отметим, что А.А. Ким стал третьим из пяти российских лауреатов премии Эрвина Маркса, связанных с ИСЭ СО РАН. Первыми двумя были академики Г.А. Месяц (1991) и Б.М. Ковальчук (1997). Эта преемственность поколений говорит о продолжении традиций ИСЭ как одного из крупнейших мировых научных центров в области мощной импульсной энергетики.

Премия Эрвина Маркса, носящая имя изобретателя каскадного генератора импульсов высокого напряжения, учреждена в 1981 году американским Институтом инженеров электротехники и электроники (IEEE). Она присуждается каждые два года индивидуально за выдающиеся разработки в области импульсной технологии в течение не менее десяти лет.