Fúziós plazmafizika ma Magyarországon Pokol Gergő BME NTI MAFIHE TDK Hétvége 2015. március 20-21.
Fúziós energiatermelés A csillagokban is fúziós reakciók zajlanak, azonban ezek túl kis energiasűrűséggel járnak. (p+p D + e + nagyon lassú!) Földi körülmények között a DT reakció lenne a legkönnyebben megvalósítható: Már 100 millió K-en műlödik! D + T 4 He(3.5 MeV) + n(14mev) 6 Li + n 4 He + T A reakciótermék kizárólag hélium: Nem radioaktív A kiinduló anyagok: Kémiailag inert Deutérium (hidrogén 1/6000-ed része) Igen kis mennyiség termelődne Lítium (nagy mennyiségben bányásszák) 2
Mágneses plazmaösszetartás 100 millió K-en plazma halmazállapot Töltött részecskék a mágneses erővonal mentén spirál pályán Toroidális tér helikálisan megcsavarva Tokamak Sztellarátor (1) vákuumkamra, (2) mágneses tekercsek, (3) plazma, (4) plazmaáram, (5) mágneses erővonal, (6) mágneses tengely, (7) radiális irány, (8) toroidális irány, (9) poloidális irány 3
Európai fúziós kutatások ITER tokamak Fusion Roadmap Cadarache, Franciaország Építi EU (F4E), USA, Oroszo., Kína, Dél-Korea, India, Japán Célja 10-szeres energiasokszorozás, reaktor technológiák tesztelése Nem termel villamos energiát Európai (EURATOM) program Célja 2050 előtt hálózatra villamos energiát termelni DEMO reaktorral Célzott kutatási projektek 4
Út a fúziós energiatermeléshez helyzet 2015-ben 2050 2030 5
Cél: pár 100 MW fúziós energia hálózatra termelése 2050 előtt Fusion Roadmap Küldetések: 1. Plazma üzemállapotok 2. Hőelvezető rendszerek 3. Neutronsugárzásnak ellenálló anyagok 4. Trícium önellátás 5. Inherens biztonság 6. DEMO tervezése 7. Költséghatékony technológiák 8. Sztellarátorok Fusion Roadmap: http://www.efda.org/wpcms/wp-content/uploads/2013/01/jg12.356-web.pdf 6
Atomnyaláb-emissziós spektroszkópia (BES) ~10-100 kev-es atomnyalábot (D, Li) lövünk a plazmába Ütközések gerjesztik az atomokat Karakterisztikus sugárzást emittálnak Nyaláb semlegesítő kamra Termikus ionforrás Megfigyelési pont Eltérítő lemezek Gyorsító szakasz 7
Atomnyaláb-emissziós spektroszkópia modellezés RENATE szimuláció: atomfizika, nyalábgeometria, megfigyelés geometriája Cél: rendszerek tervezése, adatok kiértékelése Fizika: sűrűségprofil, plazmahullámok, turbulens transzport Megfigyelési pont 8
Plazma turbulencia https://fusion.gat.com/theory/gyro 9
Atomnyaláb-emissziós spektroszkópia mérések Magyar BES rendszerek: MAST 2D BES, UK (2011) KSTAR 2D BES, Korea (2011) Compass Lithium beam, Prague (2012) KSTAR Lithium beam, Korea (2013) EAST Heating beam BES, China (2014) JET Lithium beam, UK (2014) ASDEX Upgrade Li BES, Germany (2014) EAST Li-BES, China (2014) 10
Videodiagnosztikai rendszerek ELM-ek 11
Idő-frekvencia transzformáción alapuló speciális eljárások fejlesztése (NTI Wavelet Tools) és alkalmazása különböző plazmatranziensekre Együttműködés az ASDEX Upgrade tokamakkal és más berendezésekkel Pelletek vizsgálata Plazmatranziensek analízise Hullámok gyorsionszóró képessége Plazmaközepi hullámok kölcsönhatása fűrészfog összeomlás előtt 12
Nyitott TDK témák Atomnyaláb-emissziós spektroszkópia Szimuláció, tervezés-tesztelés, mérések kiértékelése (ELM, L-H átmenet) Plazma turbulencia Jelfeldolgozási módszerek fejlesztése, alkalmazása, diagnosztikák összehasonlító analízise Videodiagnosztikai rendszerek Modellezés, programozás, tesztelés, mérések kiértékelése (pelletek) Témakörön belül személyre szabott témát adunk. Minden téma továbbvihető diplomáig, publikálható. Nemzetközi együttműködések, utazások. Angolul tudó, elhivatott embereket keresünk. 13
BME NTI Fúziós csoport: Kontakt - információ http://www.reak.bme.hu/kutatas/fuziokutatas.html Pokol Gergő (pokol@reak.bme.hu), vagy a csoport más tagja: http://www.reak.bme.hu/kutatas/fuziokutatas/bme-nti-fuzios-csoport-tagok.html MTA Wigner FK RMI PFO: BES: Dunai Dániel (dunai.daniel@wigner.mta.hu), turbulencia: Zoletnik Sándor (zoletnik.sandor@wigner.mta.hu), video: Kocsis Gábor (kocsis.gabor@wigner.mta.hu), egyebek: Veres Gábor (veres.gabor@wigner.mta.hu) Magyar EURATOM Fúziós Szövetség: www.magfuzio.hu Várunk minden, nemzetközi környezetben kutatni vágyó fizikus és mérnök hallgatót az ELTE-ről és a BME-ről! 14