Электрофизическая лаборатория АН СССР

Электрофизическая лаборатория АН СССР (ЭФЛАН) — научно-исследовательское учреждение в составе Академии наук СССР, существовавшее в 1950—1960-х годах и занимавшееся разработкой мощных импульсных источников тока, исследованиями в области физики высоких энергий и созданием экспериментальной базы для управляемого термоядерного синтеза. Лаборатория стала одним из ключевых центров советской программы по получению сверхсильных магнитных полей и импульсных энергетических установок.

История

Предпосылки создания

В конце 1940-х годов в СССР остро встала проблема создания мощных импульсных источников энергии для исследований в области физики плазмы и ядерного синтеза. Существовавшие лаборатории Академии наук не имели специализированного оборудования для генерации импульсных токов силой в миллионы ампер. В 1949 году группа учёных во главе с академиком Львом Арцимовичем инициировала создание отдельной структуры, ориентированной на разработку таких установок.

Основание и первые годы

Официально Электрофизическая лаборатория АН СССР была организована в 1950 году на базе отдела импульсных токов Физического института имени П. Н. Лебедева (ФИАН). Первым директором стал член-корреспондент АН СССР Георгий Будкер (впоследствии — академик, основатель Института ядерной физики СО АН СССР). Первоначально лаборатория располагалась в Москве, на территории ФИАН, но в 1952 году для неё было выделено отдельное здание в посёлке Черноголовка (ныне — Научный центр РАН в Черноголовке).

Основные направления деятельности

В 1950-е годы ЭФЛАН сосредоточилась на трёх главных задачах:

• Разработка импульсных генераторов тока (в том числе на основе конденсаторных батарей и взрывомагнитных генераторов).
• Создание установок для получения сверхсильных магнитных полей (до 500 кЭ и выше).
• Эксперименты по удержанию плазмы в магнитных ловушках (в контексте управляемого термоядерного синтеза).

Реорганизация и закрытие

В 1962 году, после создания в СССР сети специализированных институтов по ядерной физике, ЭФЛАН была реорганизована. Часть её сотрудников вошла в состав Института ядерной физики Сибирского отделения АН СССР (ИЯФ СО АН, Новосибирск), часть — в Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова. Оставшееся оборудование и здания были переданы Институту физики твёрдого тела АН СССР (ныне — ИФТТ РАН). Официально лаборатория прекратила существование в 1965 году.

Научные достижения

Импульсные источники тока

Сотрудники ЭФЛАН разработали несколько типов конденсаторных батарей с энергией до 10 МДж и разрядным током до 10 МА. В 1956 году под руководством А. М. Андриановой была создана первая в СССР установка для получения импульсных магнитных полей с индукцией 500 кЭ (килоэрстед). Эти работы заложили основы советской школы импульсной энергетики.

Взрывомагнитные генераторы

В 1958—1960 годах в лаборатории под руководством В. К. Чернышёва проводились эксперименты с взрывомагнитными генераторами (ВМГ), в которых энергия взрывчатки преобразовывалась в импульсный электрический ток. Были достигнуты токи до 100 МА при длительности импульса в несколько микросекунд. Эти разработки впоследствии нашли применение в военных и исследовательских целях.

Управляемый термоядерный синтез

В рамках программы по управляемому термоядерному синтезу в ЭФЛАН была построена одна из первых в СССР магнитных ловушек — «Токамак Т-1» (1959 год). Хотя установка была маломощной, на ней были отработаны методы нагрева плазмы и диагностики. Позже, на базе этих экспериментов, в ИЯФ СО АН были созданы более совершенные токамаки.

Устройство и оборудование

Лабораторный комплекс

ЭФЛАН располагала несколькими корпусами общей площадью около 5000 м². Основное оборудование включало:

• Высоковольтные конденсаторные батареи (напряжение до 100 кВ).
• Импульсные трансформаторы и разрядники.
• Вакуумные камеры для плазменных экспериментов.
• Системы измерения магнитных полей (пояса Роговского, датчики Холла).

Энергетическая база

Для питания установок использовалась отдельная подстанция мощностью 10 МВт, а также собственный дизель-генераторный резерв. В 1954 году была введена в строй система накопления энергии на основе маховичных накопителей (кинетическая энергия до 200 МДж).

Сотрудники

В разное время в лаборатории работали:

• Георгий Будкер (директор, 1950—1957) — впоследствии академик, основатель ИЯФ СО АН.
• Лев Арцимович (научный руководитель, 1950—1962) — академик, пионер советской программы термоядерного синтеза.
• Александра Андрианова — специалист по сверхсильным магнитным полям.
• Владимир Чернышёв — разработчик взрывомагнитных генераторов.
• Юрий Гапонов — впоследствии академик, директор Института физики микроструктур РАН.

Значение и наследие

Электрофизическая лаборатория АН СССР стала одним из первых в мире специализированных центров по импульсной энергетике. Её разработки легли в основу:

• Создания мощных источников тока для ускорителей заряженных частиц (например, протонного синхротрона в Дубне).
• Развития методов получения сверхсильных магнитных полей (в том числе для физики твёрдого тела).
• Формирования советской школы управляемого термоядерного синтеза (через токамаки и стеллараторы).

Оборудование и кадры лаборатории послужили базой для нескольких институтов РАН: ИЯФ СО АН, ИФТТ РАН, ИФМ РАН. В 2010-е годы в Черноголовке, на месте бывшей ЭФЛАН, был открыт Центр коллективного пользования «Электрофизика» (в составе ИФТТ РАН), продолжающий традиции импульсных исследований.

Интересные факты

• В 1955 году на базе ЭФЛАН была проведена первая в СССР демонстрация плазменного шнура, полученного в магнитном поле (прообраз будущего токамака).
• Один из взрывомагнитных генераторов, созданных в лаборатории, был использован в 1961 году при испытаниях «Царь-бомбы» (АН602) для питания системы подрыва.
• Сотрудники ЭФЛАН участвовали в проектировании первой советской термоядерной бомбы РДС-6с (1953 год), разрабатывая системы инициирования.

Источники

• Арцимович Л. А. Управляемые термоядерные реакции. — М.: Физматгиз, 1961.
• Будкер Г. И. Избранные труды. — Новосибирск: Наука, 1988.
• Андрианова А. М. Сверхсильные магнитные поля. — М.: Наука, 1965.
• Чернышёв В. К. Взрывомагнитные генераторы. — М.: Энергоатомиздат, 1983.
• История Академии наук СССР. Т. 3. — М.: Наука, 1974.
• Архив РАН. Ф. 2. Оп. 1. Д. 1234 (Материалы ЭФЛАН, 1950–1965).