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



Hasonló dokumentumok
Nemlineáris szállítószalag fúziós plazmákban

Korszerű nukleáris energiatermelés Fúzió 2.

Bevezetés a fúziós plazmafizikába 3.

Korszerű nukleáris energiatermelés Fúzió 3.

Korszerű nukleáris energiatermelés Fúzió 2.

Tokamak és sztellarátor napjainkban

Szabályozott magfúzió

Fúziós plazmafizika ma Magyarországon

Szabályozott magfúzió

Fúziós energiatermelés

Szabályozott magfúzió

Szabályozott magfúzió

Janecskó Krisztián Eötvös Loránd Tudományegyetem

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

Elektrodinamika. Maxwell egyenletek: Kontinuitási egyenlet: div n v =0. div E =4 div B =0. rot E = rot B=

Gyakorlat 30B-14. a F L = e E + ( e)v B képlet, a gravitációs erőt a (2.1) G = m e g (2.2)

Pelletek ablációjának dinamikai vizsgálata

Napszelidítés: Energiatermelés Szabályozott Magfúzióval?

Pokol Gergı BME NTI. Mag- és részecskefizika május 4.

Hogyan hozzuk le a Napot a Földre?

Hogyan lesz fúziós erőművünk 2050-ben?

FIZIKA II. Dr. Rácz Ervin. egyetemi docens

Deutériumjég-pelletek behatolási mélységének meghatározása videódiagnosztikával

Munkagázok hatása a hegesztési technológiára és a hegesztési kötésre a CO 2 és a szilárdtest lézersugaras hegesztéseknél

Gépészmérnöki alapszak, Mérnöki fizika 2. ZH, december 05. Feladatok (maximum 3x6 pont=18 pont)

Korszerű nukleáris energiatermelés Fúzió 1.

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről


Sugárzások és anyag kölcsönhatása

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

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

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

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Fizika minta feladatsor

2. tétel - Gyorsítók és nyalábok (x target, ütköz nyalábok, e, p, nyalábok).

Fúziós plazmafizikai kutatások Magyarországon és az Európai Unióban

Mágneses erőtér. Ahol az áramtól átjárt vezetőre (vagy mágnestűre) erő hat. A villamos forgógépek mutatós műszerek működésének alapja

Fúziós kutatások a BME Nukleáris Technikai Intézetében

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

Atomfizika. Fizika kurzus Dr. Seres István

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

Mágneses mező jellemzése

Fúziós plazmafizika ma Magyarországon

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

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

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

Az ionizáló sugárzások fajtái, forrásai

Pótlap nem használható!

Deutérium pelletekkel keltett zavarok mágnesesen összetartott plazmában

Fizika Vetélkedő 8 oszt. 2013

MATROSHKA kísérletek a Nemzetközi Űrállomáson. Kató Zoltán, Pálfalvi József

azonos sikban fekszik. A vezetőhurok ellenállása 2 Ω. Számítsuk ki a hurok teljes 4.1. ábra ábra

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

A fúzió jövője, az ITER jelene

A sugárzás és az anyag kölcsönhatása. A béta-sugárzás és anyag kölcsönhatása

Reológia Mérési technikák

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

Elektrotechnika. Ballagi Áron

Időben állandó mágneses mező jellemzése

Röntgendiagnosztikai alapok

Elektromos ellenállás, az áram hatásai, teljesítmény

A gamma-sugárzás kölcsönhatásai

Pelletek és forró plazma kölcsönhatásának vizsgálata

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

Compton-effektus. Zsigmond Anna. jegyzıkönyv. Fizika BSc III.

Atomfizika. Az atommag szerkezete. Radioaktivitás Biofizika, Nyitrai Miklós

A hőmérsékleti sugárzás

A FÚZIÓ JÖVŐJE, AZ ITER JELENE

A csillagközi anyag. Interstellar medium (ISM) Bonyolult dinamika. turbulens áramlások MHD

Theory hungarian (Hungary)

Kifejtendő kérdések június 13. Gyakorló feladatok

A TÖMEGSPEKTROMETRIA ALAPJAI

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Fúziós plazma turbulenciájának és tranziens eseményeinek vizsgálata nyalábemissziós spektroszkópiával. Doktori értekezés

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Első magreakciók. Targetmag

Tehetetlenségi összetartású, vagy mikrorobbantásos fúzió

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

Fúziós kutatások az alapoktól napjainkig

Az elektron hullámtermészete. Készítette Kiss László

KÖSZÖNTJÜK HALLGATÓINKAT!

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

ELM-KELTÉS FOLYAMATÁNAK VIZSGÁLATA FAGYASZTOTT DEUTÉRIUM PELLETEKKEL

Bevezetés a modern fizika fejezeteibe. 4. (a) Kvantummechanika. Utolsó módosítás: november 15. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

Modern fizika vegyes tesztek

ELEMI RÉSZECSKÉK ATOMMODELLEK

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

Fókuszált ionsugaras megmunkálás

Pelletek térfogatának meghatározása Bayes-i analízissel

Elektromágnesség tesztek

Hogyan lesz fúziós erőművünk 2050-ben?

3. (b) Kereszthatások. Utolsó módosítás: április 1. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos

Mivel foglalkozik a hőtan?

Elektromágnesség tesztek

Fúziós energiatermelés

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

MÁGNESES TÉR, INDUKCIÓ

Mágneses alapjelenségek

Mágneses mező tesztek. d) Egy mágnesrúd északi pólusához egy másik mágnesrúd déli pólusát közelítjük.

Átírás:

Előadás menete Magfúzióból nyerhető energia és az energiatermelés feltétele Fúziós kutatási ágazatok Hőmérséklet és sűrűségmérés egyik módszere plazmafizikában a Thomson szórás

Fúziós kutatás célja A nap energiatermelő folyamatának előállítása földi körülmények között Nettó energiatermelés megvalósítása Olcsó nagy mennyiségű villamos áram előállítása környezetkímélő módszerrel

Magfúzióból származó energia Magok kötési energiája: (Z+N)*m n m mag Energia termelő folyamat a fúziós kutatásban: D + T 4 He + n + 17.6 MeV 1 gramm üzemanyag ~ 10 2 giga joule energia

Energiatermelés feltétele: Lawson kritérium Energiatermeléshez szükséges a plazmát begyújtani break-even pont átlépése szükséges, ennek feltétele Lawson kritérium kielégítése: ntτ~3 10 21 kev s m 3 D-T fúzió T~10keV(~10 8 K)

Fúziós kutatás Inerciális fúzió Lawson kritérium: nagy sűrűség NIF Mágneses összetartású fúziónak 2 ága Lawson kritérium: elegendő sűrűség, hosszú összetartási idő Tokamak Stellarátor

Inerciális fúzió I Vákuum kamrában pellet, fagyott D-T keverék Fúzios folyamat menete: Lézerrel fűtjük a pellet külső burkát (gömb szimmetrikusan) Lerobban ez a külső burok ami által összenyomódik a pellet, ezred részére, sűrűsége ρ ~ 200 g cm 3 Lökéshullámok begyújtják a pellet közepét Termonukleáris égés terjed szét a pelletben

Inerciális fúzió II NIF(National Ignition facility) USA 2013 szeptember, pellet által elnyelt energiát meghaladta a termelődött energia

Plazmafizika alapjai Töltött és semleges részecskékből álló kvázi neutrális gáz mely kollektív viselkedést mutat ( elektromos és mágnese terek hatására) Az anyag leggyakoribb formája az univerzumban A hőmérséklet és az ionizáltság foka közötti összefüggést a Saha egyenlet adja: n i n n 2 = 2.4 10 15 T2 3 e n n U i kt

Magas hőmérsékletű plazmafizika Kisebb sűrűség (ρ~10 20 ), hosszabb összetartási idő, magas hőmérséklet (T~10keV) Kísérleti eszköz: tokamak, tórusz alakú vákuumkamra Plazma összefogása: mágneses terekkel Képen: ASDEX-Upgrade tokamak belseje, közepese méretű tokamak Németország

Mágneses tér konfigurációja Adventi koszorúra emlékeztető nettó mágneses tér Erős toroidális irányú tér, plazma összetartására Poloidális irányú mágneses tér Mágneseken kívül plazma áram Centrális szolenoid toroidális irányú áramot indukál, transzformátor primer és szekunder tekercse Részecskék fluxusfelületeken mozognak

Mágneses tér konfigurációja II A plazma kis sugara r a torusz keresztmetszetének a sugara, nagy sugara R a torusz sugara Erőhatások a plazma részecskéire Inhomogén mágneses tér gradb Centrifugális erő Erő hatására részecskék drift sebessége: v D = 1 q Az F v B = μ q FxB B 2 = μ B erőre a drift sebesség: Bx B B 2

Hőmérsékletprofil Plazma D alakú Szennyeződések kivezetése A fluxus felületekre merőleges keresztmetszet mentén növekszik a hőmérséklet Pedestal-top piros karikánál, transzport gát Gyors hőmérséklet és sűrűségnövekedés innentől

Anyag utánpótlás Jelenlegi módszerek Gáz befújás szilárd D-T pellet belövése Pelletek Néhány mm 3 nagyságúak Képes behatolni a plazma közepéig Fontos szempontok sebesség, tömeg

Plazma fűtésének módszerei Ohmikus fűtés, a centrális szolenoid álltal indukált áram felfűti a plazmát Fűtési teljesítmény P = 4π 2 a R η r j 2 r rdr 0 Elérhető hőmérséklet (3 4) kev tipikus plazmaáram (2 15) MA, limitált Semleges részecskenyaláb Mágneses összenyomás Elektron és ion ciklotron frekvenciák gerjesztése

ITER Kisérleti termonukleáris reaktor Várható elkészülés 2019 Fontosabb paraméterek Mágneses tér B ~ 5T Hőmérséklet T ~ 14 kev Várható energiatermelés E=500 MW összetartási idő τ=480 s

Stellaratorok Feltaláló Lyman Spitzer 50-es 60-as évek populáris fúziós kísérleti berendezése Fix mágneses tér, pontos geometria szerint kell körbevinni a mágneseket nehéz megépíteni Részecskék mozgása bonyolult pályán történik bonyolult matematikai apparátus Gyengén teljesítettek Reneszánszát éli Fejlődő technika, szuperszámítógépek Wendelstein 7-X, HSX kísérletek

Thomson szórás I Plazmafizikában fontos: hőmérséklet és sűrűség mérésére használható Fény rugalmas szóródása elektromos töltésen (Compton szórás kis energiás változata) Fény elektromos és mágneses komponense Lorentz erővel hat a részecskére Mágneses erőhatás elhanyagolható, ħω mc 2 Elektromos tér periodicitása miatt a töltött részecske periodikus mozgást végez Gyorsul, így elektromágnese sugárzást emittál

Thomson szórás II A Thomson szórás hatáskeresztmetszete: ς = 8π 3 q 2 4πε 0 mc 2 2 Elektronra a hatáskeresztmetszet: ς e = 6.65 10 29 m 2 A szórt fény hullámhosszának doppler kiszélesedése a részecske hő mozgásának az eredménye

Thomson szórás III A töltött részecskék sűrűsége a szórt fény intenzitásának méréséből kapható meg Az elektronok sebessége a Maxwell-féle sebességeloszlást követi a hullám intenzitása ekkor I s ~ m e n 2πT e e meω 2k 2 Te e A mérési pontokra illesztett profil a már ismert ábrán látható

Összefoglalás Inerciális fúzió Egyenlőre kevés energiát termel Stellarátor Reneszánszát éli Tokamak Épülő kísérleti reaktor JET: befektet energia 65%-át visszanyerték

Köszönöm a figyelmet!