Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A plazmaállapot + és – tötésekből álló semleges gáz A részecskék közötti kcshatás jelentős A Debye-sugáron belül sok részecske található A Debye-sugár.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A plazmaállapot + és – tötésekből álló semleges gáz A részecskék közötti kcshatás jelentős A Debye-sugáron belül sok részecske található A Debye-sugár."— Előadás másolata:

1 A plazmaállapot + és – tötésekből álló semleges gáz A részecskék közötti kcshatás jelentős A Debye-sugáron belül sok részecske található A Debye-sugár kicsi a plazma méreteihez képest Az elektron-kcsh erősebb, mint az e-> töltetlen részecske kcsh

2 A Tycho-szupernova. 1572ben Tycho Brahe megfigyelt egy felrobbanó csillagot. 400 évvel később egy többmillió fokos buborék látható (zöld és kék a fényképen) egy gyorsabban mozgó nagyenergiájú elektronfelhőben (kék a fényképen) Tycho Brahe

3 Plazmák

4 Tipikus plazma paraméter tartományok: orders of magnitude (OOM) JellemzőFöldi plazmákKozmikus plazmák Méret m 10 −6 m (lab plasmas) to 10² m (villám) (~8 OOM)OOM 10 −6 m (űrhajó burkolat) m (intergalaktikus köd) (~31 OOM) Élettartam s 10 −12 s (laser-plazma) s (fluoreszcens fény) (~19 OOM) 10 1 s (napkitörés) s (intergalaktikus plazma) (~17 OOM) Sűrűség 1/m m -3 to m -3 (inertial confinement plasma) 10 0 (i.e., 1) m -3 (intergalactic medium) to m -3 (stellar core) Hőmérséklet K o ~0 K (crystalline non-neutral plasma) to 10 8 K (magnetic fusion plasma) 10² K (sarki fény) K (Nap belseje) Mágneses tér Tesla 10 −4 T (lab plasma) to 10³ T (pulsed-power plasma) 10 −12 T (intergalaktikus anyag) T (neutron csillagok körül)

5 További plazmajellemzők Ionizáció foka: n i /(n a +n i ) Elektronsűrűség: Zn i Hőmérséklet: a kinetikus energia jellemzésére (egyensúly—elektronok-ionok, elektron- és ion hőm.?) Termikus plazma: elektron- és ionhőm. Azonos Hőmérséklet és ionizáció (Saha-egyenlet)

6 2. Magfizikai alapok 2.1. Kötési energia

7 2 H + 2 H  3 H + 1 H MeV 2 H + 3 H  4 He +n MeV 2 H + 2 H  3 He + n MeVPozitív energiamérleg, kis 2 H energia 7 Li + 2 H  8 Be +n MeV (100keV) esetén is kapunk neutronokat. 9 Be + 2 H  10 B + n MeV Coulomb-gát nagysága kb. 0.1 MeV (ekkor a hatáskeresztmetszet 3-4 nagyságrenddel nagyobb, mint 100 keV-en) 2.2. A fúzió energiamérlege A termonukleáris reakció önfenntartó, ha az energiamérleg nem negatív. Termelés: ütközések során, magreakcióból Ütközések száma: N(E)dE=n(E)dE  (E)v; Botzmann-eloszlás esetén Ezt a sebességgel szorozva

8 Következik  (E) becslése. Born-közelítésben ( l=0 )egy töltött részecske áthatolását a Coulomb-potenciálon Itt b a magreakciótól függő állandó, DD reakció esetén b  45.8 keV. Ennek maximuma van E=E m ~T 2/3 -nál. Ha az N(E) görbét Gauss-görbének vesszük, amelynek félérték-szélessége  E, az integrálás zárt alakban elvégezhető:

9 Az időegységenkénti üközések száma arányos a reakcióban szereplő részecskék sűrűségével (n1 és n2). Ha egy ütközésben Q energia szabadul fel, akkor az energiatermelés nagysága Térjünk át az energiaveszteségekre. Kezdjük a sugárzási veszteséggel. A Stefan-Boltzmann-képlet nem alkalmazható, mert az csak csillagászati méretekre (vagy a test belsejéből ki nem jutó) sugárzásra érvényes. Itt a plazma átlátszó a maximum körüli hőmérséklethez tartozó lágy röntgensu- gárzás számára.

10 Becsüljük a vezsteséget az elektrodinamika alapján. A plazma részecskéi Coulomb-erő hatására gyorsulnak és sugároznak. A gyorsulás nagysága A kisugárzott energia a gyorsulás négyzetével arányos. Az összes kisugárzott energia Az alsó határra a határozatlansági elvből kell az elektron hullámhosszát venni:

11 amivel az egyetlen mag terében elsugárzott energia. Továbbá, Ha az ionokat is figyelembe vesszük, Z töltéssel: Plazmát akkor lehet létrehozni, ha a megtermelt energia kiegyenlíti a Veszteségeket. Ez kb. 20 milló K. (A Coulomb-gát legyőzéséből 10 8 K jön ki.)

12 2.2 Plazmafűtés Kezdetben fel kell fűteni, később az elveszett energiát kell pótolni. Három módról beszélünk: 1, Ohmikus fűtés: a plazma vezető, ha áram folyik keresztül, hő fejlődik. 2, Semleges atomok injektálása: nagyenergiájú, semleges atomok ionizálódnak, energiájukat átadják a plazmának. (A semleges atomokat plazmából nyerik…) 3, Radiofrekvenciás fűtés: bizonyos frekvenciájú hullámoktól (30-50 MHz az ionok, MHz az elektronok) energiát tud nyerni a plazma. Instabilitások!

13 Antenna plazma RF fűtéséhez Girotron, 1 MW folytonos elektromágnese fűtés

14 2.3. Plazma-fal kölcsönhatás A fal hőterhelése kb. 20 MW/m 2. A divertor feladata leárnyékolni a többi berendezést a hőtől. Blanket-modul: a neutronok lassítása, az energiaveszteségek csökkentése Komoly mérnöki problémák

15 A fehér foltokban van fal-plazma kcsh ITER divertor modellje

16 1.3. Nyalábdiagnosztika A hőmérsékletet, a sűrűséget és a szennyezők koncentrációját kell mérni. Foton-plazma kcsh alapján: lézerfény szóródását mérik. Ez az elektron sebességét (Doppler), a szórt fény intenzitása a sűrűséget jellemzi. A szennyezők koncentrációját a gerjesztéskor leadott UV sugárzás intenzitásából lehet meghatározni. Atomnyaláb belövése: a gerjesztett állapot lebomlásakor kibocsátott fény intenzitása jellemző a lokális hőmérsékletre, sűrűségre.

17

18 ITER diagnosztika

19 Az ITER berendezés vázlata DT reakció 10 8 K hőmérséklet Ohmikus fűtés Kiegészítő fűtés atomnyaláb és RF fűtéssel Mágneses összetartás Melléktermék: n védelem


Letölteni ppt "A plazmaállapot + és – tötésekből álló semleges gáz A részecskék közötti kcshatás jelentős A Debye-sugáron belül sok részecske található A Debye-sugár."

Hasonló előadás


Google Hirdetések