Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Mágneses plazmaösszetartás Pokol Gergő BME NTI MNT Nukleáris Szaktábor 2008. július 10.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Mágneses plazmaösszetartás Pokol Gergő BME NTI MNT Nukleáris Szaktábor 2008. július 10."— Előadás másolata:

1 Mágneses plazmaösszetartás Pokol Gergő BME NTI MNT Nukleáris Szaktábor július 10.

2 2 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Mit kell összetartani? Deutérium + Trícium (+ Hélium) keverék 100 millió °C ! plazma halmazállapot (elektromosan töltött részecskék)

3 3 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Mit kell összetartani? Deutérium + Trícium (+ Hélium) keverék 100 millió °C ! plazma halmazállapot (elektromosan töltött részecskék) Ha szilárd anyaggal érintkezik, az elolvad, a plazma lehűl.  Nem lehet egy- szerűen tartályba zárni.

4 4 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Hogyan lehet összetartani? Szilárd tartályban?

5 5 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Hogyan lehet összetartani? Szilárd tartályban? Sehogy?

6 6 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Hogyan lehet összetartani? Szilárd tartályban? Sehogy: tehetetlenségi összetartás

7 7 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Hogyan lehet összetartani? Szilárd tartályban? Sehogy: tehetetlenségi összetartás Gravitációsan?

8 8 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Hogyan lehet összetartani? Szilárd tartályban? Sehogy: tehetetlenségi összetartás Gravitációsan: csillagok

9 9 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Hogyan lehet összetartani? Szilárd tartályban? Sehogy: tehetetlenségi összetartás Gravitációsan: csillagok Egyéb erőterekkel?

10 10 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Hogyan lehet összetartani? Szilárd tartályban? Sehogy: tehetetlenségi összetartás Gravitációsan: csillagok Egyéb erőterekkel: Magerők Elektromos erőtér Mágneses erőtér

11 11 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Hogyan lehet összetartani? Szilárd tartályban? Sehogy: tehetetlenségi összetartás Gravitációsan: csillagok Egyéb erőterekkel: Magerők Elektromos erőtér? Mágneses erőtér

12 12 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Hogyan lehet összetartani? Szilárd tartályban? Sehogy: tehetetlenségi összetartás Gravitációsan: csillagok Egyéb erőterekkel: Magerők Elektromos erőtér Mágneses erőtér

13 13 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Részecskék mágneses erőtérben Forró, híg plazmában a részecskék szabad úthossza nagy (gyakorlatilag ütközésmentes rendszerről van szó). Tekintsük szabad, töltött részecskék mozgását! A körmozgás frekvenciája: (ciklorton frekvencia) A körmozgás sugara: (Larmor-sugár)

14 14 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. A mágneses erővonal mentén szabad mozgás. Az eredő pálya a mágneses erővonalra felcsavarodott spirál alakú. A körmozgás frekvenciája:sugara: Részecskék mágneses erőtérben

15 15 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Ha grad B párhuzamos B-vel, úgynevezett mágneses palackot kapunk, amiben a részecskék az összesűrűsödő erővonalak tartományáról visszaverődnek (a részecskék mágneses momentuma adiabatikusan megmarad). A közel mágneses térrel párhuzamosan mozgó részecskékre nincs hatással  nem elég jó összetartás. Mágneses összetartás, lineáris geometria

16 16 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Mágneses összetartás, toroidális geometria A lineáris berendezést tórusz alakúra alakítva a végeffektusok elkerülhetők. Ekkor egy tórusz alakú plazmagyűrűt kapunk.

17 17 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. A tér görbülete miatt az elektronok és az ionok fel- ill. lefelé driftelnek. A töltésszétválás létrehoz egy függőleges elektromos teret. Az E x B drift az egész plazmát kifelé mozgatja a mágneses téren keresztül. A drift hatása kiküszöbölhető, ha a mágneses erővonalakat helikálisan megtekerjük.  Sztellarátorok (külső tekercsekkel)  Tokamakok (plazmaárammal)

18 18 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Tokamak Sztellarátor plazma (1) vákuumkamra, (2) mágneses tekercsek, (3) plazma, (4) plazmaáram, (5) mágneses erővonal, (6) mágneses tengely, (7) radiális irány, (8) toroidális irány, (9) poloidális irány

19 19 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. ITER Wendelstein 7-X A jelenleg épülő legnagyobb tokamak (Cadarache) és sztellarátor Greifswald).

20 20 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Kontrollált plazma-fal kölcsönhatás: divertor Tipikus hőterhelés MW/m 2 Plazmahatároló elemek A plazma szélére kijutó részecskék bombázzák a falat amelynek anyaga szennyezi a plazmát.

21 21 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Áram (tokamak) : Induktív áramgerjesztés (csak impulzus <10 sec) Mikrohullámú áramhajtás (1 GHz-100 GHz, 1MW) Fűtés: Ohmikus fűtés (kevés a fúzióhoz) Semleges részecske (NBI) Ion-ciklotron frekvencia (30 MHz) Elektron-ciklotron frekvencia (100GHz) Teljesítmények: MW/blokk < 40 MW/berendezés Mikrohullámú (lower hibrid) antenna Fúziós technológiák: fűtés, áramhajtás

22 22 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. τ E,th : Energiaösszetartási idő [s] τ E,th = W/P ext I p :Plazmaáram [MA] B T :Toroidális mágneses tér [T] P:Fűtési teljesítmény [MW] n e : Átlag elektronsűrűség [m-3] M:Atomtömeg [AMU] R:Tórusz nagysugár [m] ε: Kissugár/nagysugár κ x : Plazma nyúltsága (alakfaktor) A rendkívül komplex fúziós berendezések működését nem lehet teljesen modellezni. Az eddigi berendezések működése alapján empírikus skálatörvényeket állítottak fel az extrapolálásra. Pld. H-mode skálatörvény: További skálatörvények is vannak: Minimális fűtés a H-mode belépéshez Maximális sűrűség (felette diszrupció) Maximális nyomás (felette instabil)

23 23 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Magfizikai alapok Plazmák előállítása, mérése, összetartása Fúziós technológia: trícium termelés, energetika anyagok Plazmafizikai kísérletek Technológiai kísérletek: ITER, IFMIF, CTF Demonstrációs erőműDEMO Kereskedelmi erőmű Gyorsítós laborkísérletek JELEN JÖVŐ Hol tartunk ma?

24 24 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. Az ITER International Thermonuclear Experimental Reactor Cadarache-ban épül Franciaországban. Első plazma 2018-ban (?) Résztvevő államok: EU, Japán, USA, Dél-Korea, Kína, Oroszország, India  Min. Q=10 (10x energiasokszorozás)  A mérnöki tervek elkészültek (?)  Kulcselemeket legyártották/kipróbálták  Li-köpeny tesztelése (T-szaporítás)  4∙10 9 EUR/8 év (1 EUR/év/állampolgár)  Reaktor szintű sugár- és hőterhelés  α-fűtés

25 25 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. A standard menetrend: ITER építés ITER kísérletek 10 év 10 év DEMO tervezés DEMO építés 8 év Strategic Energy Technology Plan Az EU elkezdte egy Strategic Energy Technology Plan (SET Plan) kidolgozását Ez esetleg lehetővé tenné a DEMO tervezését már az ITER építés alatt ITER építés ITER kísérletek 10 év 10 év DEMO tervezés DEMO építés 5 év 8 év Ennek a tervnek a plusz költsége kb. 100 millio EUR/év (0.25 EUR/év/állampolgár) Mikor lesz fúziós erőmű?

26 26 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10. További információk Ez az előadás elérhető: Információ az Interneten: BME, mérnök-fizikus szak, nukleáris technika modul

27 27 Pokol Gergő: Mágneses plazmaösszetartás MNT Nukleáris Szaktábor, július 10.


Letölteni ppt "Mágneses plazmaösszetartás Pokol Gergő BME NTI MNT Nukleáris Szaktábor 2008. július 10."

Hasonló előadás


Google Hirdetések