KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!



Hasonló dokumentumok
Fúziós plazmafizika ma Magyarországon

Fúziós energiatermelés

Napszelidítés: Energiatermelés Szabályozott Magfúzióval?

Nemlineáris szállítószalag fúziós plazmákban

Korszerű nukleáris energiatermelés Fúzió 1.

Fúziós plazmafizika ma Magyarországon

Jegyzet. Kémia, BMEVEAAAMM1 Műszaki menedzser hallgatók számára Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár Dr Madarász János, egyetemi docens.

Magyar Tudomány 2007/1. Zoletnik Sándor. kandidátus, KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet

Az atommag összetétele, radioaktivitás

Fúziós energiatermelés

Dr. Berta Miklós egyetemi adjunktus Széchenyi István Egyetem Fizika és Kémia Tanszék

laboratóriumban - Mágneses Nap a Zoletnik Sándor Magyar Euratom Fúziós Szövetség mki.kfki.hu zoletnik@rm KFKI-RMKI Magyar Euratom Fúziós Szövetség

Fúziós kutatások a BME Nukleáris Technikai Intézetében

Előadás menete. Magfúzióból nyerhető energia és az energiatermelés feltétele. Fúziós kutatási ágazatok

Magfizika tesztek. 1. Melyik részecske nem tartozik a nukleonok közé? a) elektron b) proton c) neutron d) egyik sem

Általános Kémia, BMEVESAA101 Dr Csonka Gábor, egyetemi tanár. Az anyag Készítette: Dr. Csonka Gábor egyetemi tanár,

Általános Kémia, BMEVESAA101

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Az atom szerkezete. Az eltérülés ritka de nagymértékű. Thomson puding atom-modellje nem lehet helyes.

8. AZ ATOMMAG FIZIKÁJA

Maghasadás, láncreakció, magfúzió

Az Országos Képzési Jegyzékről és az Országos Képzési Jegyzék módosításának eljárásrendjéről szóló 133/2010. (IV. 22.) Korm.

Hogyan hozzuk le a Napot a Földre?

Bevezetés a magfizikába

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

Hogyan lesz fúziós erőművünk 2050-ben?

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

TestLine - Fizika 8. évfolyam elektromosság alapok Minta feladatsor

Az atommagtól a konnektorig

Bevezetés a fúziós plazmafizikába 3.

FIZIKA. Atommag fizika

Hidrogénfúziós reakciók csillagokban

Rádioaktív anyagok vizsgálata: sugárzás közben sokkal nagyobb energia szabadul fel, mint a hagyományos kémiai folyamatokban (pl. égés).

A FÚZIÓ JÖVŐJE, AZ ITER JELENE

Korszerű nukleáris energiatermelés Fúzió 2.

61. Lecke Az anyagszerkezet alapjai


Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Radioaktivitás. 9.2 fejezet

A fúzió jövője, az ITER jelene

Radiokémia vegyész MSc radiokémia szakirány Kónya József, M. Nagy Noémi: Izotópia I és II. Debreceni Egyetemi Kiadó, 2007, 2008.

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

A Tycho-szupernova. 1572ben Tycho Brahe megfigyelt egy felrobbanó csillagot. 400 évvel később egy többmillió fokos buborék látható (zöld és kék a

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Csillagászat. A csillagok születése, fejlődése. A világegyetem kialakulása 12/C. -Mészáros Erik -Polányi Kristóf

ITER Diagnosztikák Elektromos infrastruktúrájának fejlesztése

A nukleáris fizika története, a nukleáris energetika születése

Indul az LHC: a kísérletek

FIZIKA. Radioaktív sugárzás

Az atomhéj (atommag körüli elektronok) fizikáját a kvantumfizika írja le teljes körűen.

Meghatározó események

Izotóp geológia: Elemek izotópjainak használata geológiai folyamatok értelmezéséhez.

Atommag, atommag átalakulások, radioaktivitás

Elektronika környezeti hatásai erősáram, az elektromos energiarendszer

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Úton az elemi részecskék felé. Atommag és részecskefizika 2. előadás február 16.

Intelligens kamera alkalmazás fejlesztése

Szupernova avagy a felrobbanó hűtőgép

A testek részecskéinek szerkezete

Atommagok alapvető tulajdonságai

Az anyagi rendszerek csoportosítása

Korszerű nukleáris energiatermelés Fúzió 2.

I. Az anyagszerkezetről alkotott kép változása Ókori görög filozófusok régi kérdése: Miből vannak a testek? Meddig osztható az anyag?

FIZIKA. Sugárzunk az elégedettségtől! (Atomfizika) Dr. Seres István

Bodnár István PhD hallgató Miskolci Egyetem Sályi István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola

ITER, a következő 10 év fúziós technológiai kihívása

Kvarkok. Mag és részecskefizika 2. előadás Február 23. MRF2 Kvarkok, neutrínók

töltéssel rendelkező vagy semleges részecskék kinetikus energiája és (vagy) impulzusa a kondenzált közegek atomjaival ütközve megváltozhat.

Pósfay Péter. ELTE, Wigner FK Témavezetők: Jakovác Antal, Barnaföldi Gergely G.

Korszerű nukleáris energiatermelés Fúzió 3.

Hogyan lesz fúziós erőművünk 2050-ben?

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

Az atom felépítése Alapfogalmak

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (e) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: december 3. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Aktuális CFD projektek a BME NTI-ben

KÖZSÉGI VERSENY KÉMIÁBÓL március 3.

MAGFIZIKA. a 11.B-nek

Gyorsítók. Veszprémi Viktor ATOMKI, Debrecen. Supported by NKTH and OTKA (H07-C 74281) augusztus 17 Hungarian Teacher Program, CERN 1

Hadronok, atommagok, kvarkok

KOVÁCS ENDRe, PARIpÁS BÉLA, FIZIkA II.

A 35 éves Voyager őrszondák a napszél és a csillagközi szél határán

A mágneses tulajdonságú magnetit ásvány, a görög Magnészia városról kapta nevét.

Mag- és neutronfizika

PROMPT- ÉS KÉSŐ-GAMMA NEUTRONAKTIVÁCIÓS ANALÍZIS A GEOKÉMIÁBAN I. rész

Trícium ( 3 H) A trícium ( 3 H) a hidrogén hármas tömegszámú izotópja, egy protonból és két neutronból áll.

Nemzeti Nukleáris Kutatási Program

Izotóphidrológiai módszerek alkalmazása a Kútfő projektben

Fúziós plazmafizikai kutatások Magyarországon és az Európai Unióban

NEUTRON-DETEKTOROK VIZSGÁLATA. Mérési útmutató BME NTI 1997

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

Bevezetés a részecskefizikába

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

Janecskó Krisztián Eötvös Loránd Tudományegyetem

XXXV. Fizikusnapok november Energia. Előadások: november

ELEMI RÉSZECSKÉK ATOMMODELLEK

Légköri termodinamika

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

MAGFIZIKA. Egy elem jellemzője, kémiai tulajdonságainak meghatározója a protonok száma, azaz a rendszám.

Maghasadás (fisszió)

Átírás:

2010. március 10. Önök KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT! Berta Miklós: Csillag a Földön A fúziós energiatermelés érdekességei előadását hallhatják!

Csillag a Földön A fúziós energiatermelés érdekességei Nukleáris energiatermelés alapjai Az atommagok felépítése és energiája A fúziós energiatermelés alapötlete Elektromos taszítás termikus fúzió Fúzió a csillagokban Fúzió földi körülmények között Mágneses összetartás és TOKAMAK Fúziós reaktor ITER Fúziós kutatások a Széchenyi István Egyetemen 2010. március 10. 2

Nukleáris energiatermelés alapjai Energiamegmaradás törvénye: Bármilyen gép, mely energiát ad le, valaminek csökkenti az energiáját! vízerőmű: a lezúduló víznek lesz kisebb az energiája szélerőmű: a szél egy kicsit lassul szén- és olaj erőművek: kémiai kötések alakulnak ki, a végtermék alacsonyabb energiájú Energiatermelés atommagokkal: Alacsonyabb energiájú állapotba kell hozni az atommagokat! 2010. március 10. 3

Az atommagok felépítése Atommagok alkotóelemei: A db nukleon Z db proton A Z db neutron Az atommagban ható erők: Elektromos kölcsönhatás: a protonok taszítják egymást mindegyik mindegyiket! Erős kölcsönhatás: a nukleonok vonzzák egymást csak a közelieket! Nehéz pontos képet alkotni, mert az elemi részek a kvantummechanika szerint - hullámtermészettel is rendelkeznek. 2010. március 10. 4

Atommagok energiája A nukleonok közti erők hatása a mag energiájára: A protonok taszítása növeli a mag energiáját (lazítja a mag szerkezetét) A közeli részek vonzása csökkenti az energiát (tömöríti a magot) Következmény: Ahogy nő a nukleonok száma, úgy az elektromos taszítás egyre erősebb lesz a vonzó erős kölcsönhatás csak a közeli nukleonok közt hat, ezért egy méret után ennek hatása nem erősödik. Kis magokat növelve csökken a nukleonok átlag energiája, nagyoknál pedig nő. Egész nagy magok pedig nem is létezhetnek. 2010. március 10. 5

Az atommagok energiája A (stabil) magok energiája a mérések alapján A magok igyekeznek a minimális energiájú állapotot felvenni, mint ahogy egy gödörbe tett labda annak alján áll meg. 2010. március 10. 6

Fúziós energiatermelés ötlete Könnyű atommagok egyesítésével csökken a nukleonok átlagos energiája! Nehézség: Az atommagokat az elektromos taszítás nem engedi egymás közelébe. Nehéz két magot olyan közelségbe hozni, hogy az erős kölcsönhatás hatni kezdjen köztük! 2010. március 10. 7

Hogyan győzhetik le a magok egymás taszítását? Kézenfekvő megoldás: magas hőmérsékleten gyorsan röpködnek és így közel kerülhetnek egymáshoz. (Termikus fúzió) Magok találkozása kis sebességgel Magok találkozása nagy sebességgel 2010. március 10. 9

Nehézség: Több mint 100 millió K kell ahhoz, hogy elég közel kerülhessenek! Szerencse: A nukleonok hullámtermészete miatt ha már elég közel vannak, bizonyos valószínűséggel mégiscsak kialakul a kötés. (Alagút-effektus.) Pár tízmillió K is elegendő! 2010. március 10. 10

Néhány lehetséges fúziós folyamat Deutériumtrícium fúzió CNO-ciklus Proton-proton fúzió 2010. március 10. 11

Fúzió a Napban Bonyolult ciklusokon keresztül vezet oda, hogy a Nap hidrogénkészlete fokozatosan héliummá alakul. A folyamat 15 millió fokon játszódik le. Tisztán csak a hőmérsékletből származó sebesség nem lenne elég az atommagok egymáshoz ütközéséhez! A Napban uralkodó hatalmas gravitációs nyomás segíti a fúziós folyamatokat! A Földön ilyen hatalmas nyomásra nem számíthatunk! Sokkal magasabb hőmérsékletre van szükség a Földön! 2010. március 10. 12

Erőművi fúziós folyamat D + T 4 He (3,5 MeV) + n (14 MeV) Mintegy 75 millió fokos termikus közegben nagy valószínűséggel (alagúteffektusnak köszönhetően) lezajlik! Az összes többi lehetséges fúziós reakcióhoz sokkal magasabb hőmérséklet kellene! Az anyag atomjai ilyen hőmérsékleteken teljesen szétesnek atommagokra és elektronokra. Ez az anyag negyedik halmazállapota, a PLAZMA! 2010. március 10. 13

A fúziós folyamat energiamérlege Az önfenntartó fúziós energiatermelés feltétele: megtermelt energia = energiaveszteség Lawson n τ C(T) ~ 10^(20) D+T esetén Stabil égés! A folyamat nem szaladhat meg! Biztonság! 2010. március 10. 14

Mágneses összetartás Kis sűrűség hosszan összetartva! Érintkezés az edény falával! Lehűti a plazmát! Homogén mágneses térben való lebegtetés! A töltött részecskék spirálpályán követik a mágneses teret! A plazma nem érintkezik az edény falával! A részecskék kiszöknek a végeken! Zárjuk egymásba a két véget! TÓRUSZ! 2010. március 10. 15

TOKAMAK A tóruszban a mágneses tér nem homogén részecskék szétválása töltésük szerint vertikális elektromos tér E x B sebesség sugárirányú plazma a falon! Indukáljunk áramot a plazmában! A plazmaáram mágneses tere megkeveri a plazmát megszűnik a részecskék szétválása. a plazma nem kenődik a falra! A plazma áramlása a TOKAMAK-ban turbulens nehéz növelni az összetartási időt! 2010. március 10. 16

Trícium szaporítása A trícium gáznemű radioaktív anyag! Felezési ideje 12,9 év! A tríciumot elő kell állítani a fúziós erőmű számára! Li + n 4 He + T Lítium nagy mennyiségben fordul elő a földkéregben. Viszonylag olcsón kivonható onnan! A trícium szaporításához szükséges neutronokat vehetjük a fúziós reakcióból. Li szaporító köpeny a reaktor része! 2010. március 10. 17

Fúziós reaktor koncepciója 2010. március 10. 18

ITER Kísérleti reaktor a megtermelt energia nem kerül a hálózatra! Szupravezető mágnesek 4 K fokos hőmérsékleten! Plazma hőmérséklete: 70 80 millió fok! Becsült EU hozzájárulás: ~ 20 milliárd / 10 év Indítás tervezett éve: 2018 Nemzetközi együttműködés: (EU, Japán, Kína, India, Dél Korea, USA, Oroszország) 2010. március 10. 19

A fúziós energiatermelő reaktor előnyei Kevés bemenő üzemanyag szükséges! Napi anyagszükséglet 1 GW-os erőműre: (1GW 1 nap/17 MeV) 8 mp = 109 3600 24/(1.7 107 1.6 10-19) 8 1.6 10-27= 0.4 kg A bemenő üzemanyag (D, Li) és a végtermék (He) nem radioaktív! A közbülső trícium viszont radioaktív és igen illékony! A keletkezett neutronok felaktiválják a szerkezeti elemeket! A fúziós energia melléktermékeként keletkezik radioaktivitás! Igaz viszonylag rövid felezési idejű izotópok formájában! Nem termel üvegházhatású gázokat! A bemenő üzemanyag mindenütt megtalálható szinte korlátlan mennyiségben! A fúziós reaktor azonnal leáll a legkisebb, üzemi állapottól való eltéréskor! 2010. március 20 10.

ITER Az ITER sikere azon múlik, hogy: sikerül e megoldani még néhány alapvető fontosságú fizikai problémát, lesz e elegendő műszaki végzettségű ember, aki ezen a projekten akar dolgozni! Az elkövetkező mintegy 25 évben fizikusok százaira, és mérnökök ezrei lesz szükség a fúziós energetikában! Magas szintű természettudományos és műszaki képzésre lesz ehhez szükség!! 2010. március 10. 21

Fúziós kutatások Egyetemünkön A Széchenyi István Egyetem 2005. óta tagja a Magyar Fúziós Szövetségnek A kutatómunkát a Fizika és Kémia Tanszék részéről Berta Miklós koordinálja A fúziós kutatások részét képezik Egyetemünk Alkalmazott magfizikai kutatások kutatási főirányának FUSENET: nemzetközi oktatási projekt. * 40 európai egyetem és kutatóintézet * Cél: a fúziós technológia oktatásának koordinálása * Portál: www.fusenet.eu, Egyetemünk szerverein. Fejlesztők és működtetők: Varga Ágnes, Molnár Csaba (SZE Informatika Tanszék) 2010. március 10. 22

Fúziós kutatások Egyetemünkön Együttműködő partnereink a fúziós kutatások területén KFKI RMKI Institute for Plasmaphysics Prague, Czech Republic Centrum of Plasmaphysics Research at Lausanne, Switzerland 2010. március 10. 23

Diagnosztikák fejlesztése a COMPASS-ra EDICAM gyorskamera megfigyelő rendszer KFKI RMKI val szoros együttműködésben 2010. március 10. 24

Diagnosztikák fejlesztése a COMPASS-ra Li nyaláb diagnosztika és Atomnyaláb Szonda fejlesztése 2010. március 10. 25

Diagnosztikák fejlesztése a COMPASS-ra 2010. március 10. 26

Szennyezőtranszport vizsgálatok Lausanneban Lézer blow off (Si, Al) (tervezte: KFKI) Gyors gázbelövő(d, He, Ne, Ar) (tervezte és gyártotta: Titrik Ádám SZE Közúti és Vasúti Járművek Tanszék) 2010. március 10. 27

Szennyezőtranszport vizsgálatok Lausanneban Mért adatok feldolgozása a Fizika és Kémia Tanszéken fejlesztett Genetikus algoritmus alapú szoftverrel. (Dr. Horváth András, Berta Miklós) 2010. március 10. 28

Zonális áramlások szerepe Turbulens plazmaáramlás Nyírt áramlás megjelenése Fal irányú transzport csökkenése Az ITER működéséhez tudnunk kell kelteni ezeket a nyírt áramlásokat! 2010. március 10. 29

Zonális áramlások detektálása Gyorsított töltött részecskékkel detektálhatóak nagyon drága Langmuir szondák adatai alapján szofisztikált kiértékelési eljárással kis berendezéseken olcsó mérési eljárás Bencze, Berta, Zoletnik tokamakban másodikként a világon 2010. március 10. 30

Mágnesezett elektrolit és zonális áramlás Bardóczi László BME Berta Miklós SZE Dr. Bencze Attila KFKI 2010. március 10. 31

Mágnesezett elektrolit és zonális áramlás 2010. március 10. 32

Plazmacső Gubicza Ágnes BME Mórocz Tamás SZE Berta Miklós SZE 2010. március 10. 33

Mára a fúziós energiatermelés megoldásához fizikusi erőfeszítések mellett egyre növekvő mértékben van szükség mérnöki erőfeszítésekre. Fúziós reaktor = fizikus és mérnök közös kutatómunkája Köszönöm a figyelmet! Az előadás animációi részben az EFDA Fusion Power for future generations CD ROM ról származnak! Felhasználásuk ismeretterjesztő célokra engedélyezett!! 2010. március 10. 34

A következő előadásunk Dr. Gál Péter Quo vadis automobil? Hogyan autózunk a következő évtizedben? 2010. április 7. 18:00-19:00 2010. március 10. 35

TÁMOP-4.2.3-08/1-2008-0011 KÖSZÖNJÜK MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! A rendezvény a SZ i ENCE4YOU Tudás- és tudomány disszemináció a Széchenyi István Egyetemen című projekt keretében valósult meg. A program szervezői, támogatói: 36