Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Kraków, 15/12 /2011 Plasma Focus a Synteza Termojądrowa Marek Scholz Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Kraków, 15/12 /2011 Plasma Focus a Synteza Termojądrowa Marek Scholz Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy."— Zapis prezentacji:

1 Kraków, 15/12 /2011 Plasma Focus a Synteza Termojądrowa Marek Scholz Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy

2 Kraków, 15/12 /2011 Wprowadzenie Dla jonów deuteru (d): W jakim układzie możemy produkować energię z syntezy jądrowej ?

3 Kraków, 15/12 /2011 Prosty układ wiązka-tarcza stałociałowa Zysk energetyczny

4 Kraków, 15/12 /2011 Prosty układ wiązka-tarcza plazmowa Zysk energetyczny n, T

5 Kraków, 15/12 /2011 Prosty układ wiązka-tarcza plazmowa Zysk energetyczny n, T

6 Kraków, 15/12 /2011 Prosty układ wiązka-tarcza plazmowa n, T Jak utrzymać plazmę ? Jak nagrzać plazmę ?

7 Kraków, 15/12 /2011 Idea utrzymania gorącej plazmy Rodzaje utrzymania plazmy: grawitacyjne, elektrostatyczne, inercyjne, magnetyczne.

8 Kraków, 15/12 /2011 Z-pinch Z-pinch jest prostym układem do magnetycznej kompresji i utrzymania plazmy

9 Kraków, 15/12 /2011 Relacja Bennetta Równowaga sił Równania Maxwella – równwnia magnetostatyki Anoda Katoda Załóżmy: wielkości w równaniach są funkcjami tylko zmiennej r zaniedbywalne efekty na elektrodach

10 Kraków, 15/12 /2011 Relacja Bennetta Całkowanie przez części przy założeniu, że dla promienia pinchu I=I p, p(a)=0 Ciśnienie gazokinetyczne: Przy założeniu quasineutralności i równości temperatur: Anoda Katoda

11 Kraków, 15/12 /2011 Relacja Bennetta Przy założeniu dużej przewodności cieplnej plazmy: Dla plazmy wodorowej: Anoda Katoda

12 Kraków, 15/12 /2011 Plazma w pinch-u Ważne (interesujace) parametry plazmy: promień pinchu maksymalna gęstość plazmy rozkład prądu Dlaczego te parametry są ważne ? Mogą decydować o: potencjalnych zastosowaniach stabilności układu Parametry, które możemy kontrolować eksperymentalnie: prąd plynący w plazmie gęstość liniową Anoda Katoda Z-pinch jest prostym układem do magnetycznej kompresji i utrzymania plazmy

13 Kraków, 15/12 /2011 Jak dużą temperaturę możemy osiągnąć ? Dla plazmy wodorowej: Dla : Wydawało się niesamowite, że można otrzymać taką temperaturę plazmy w prostym układzie Z-pinch Anoda Katoda

14 Kraków, 15/12 /2011 Eksperyment Dla plazmy deuterowej: Dla : Energia emitowanych neutronów powinna być izotropowa

15 Kraków, 15/12 /2011 Pierwsze eksperymenty Pierwsze obserwacje neutronów z liniowego Z-pinchu (synteza DD): I.V. Kurchatov, J. Nucl. Energy, 4,(1957),193 S. Bergelund, at al, J. Nucl. Energy, 4,(1957),213 J.W.Gardner, Nuovo Cimento, 10, (1957) y n za małe – T za niska Energia emitowanych neutronów z syntezy DD nie była izotropowa – emitowane neutrony nie pochodzą z reakcji termojądrowej O.Anderson, et al., Phys Rev, 109,(1958), 612

16 Kraków, 15/12 /2011 Niestabilności T za niska Energia emitowanych neutronów nie jest izotropowa JAK POZBYĆ SIĘ WPŁYWU NIESTABILNOŚCI ?

17 Kraków, 15/12 /2011 Skrócić impuls prądu – mniej czasu na rozwój niestabilności Generator Marxa Linia Formująca Długi impuls Krótki impuls Wytworzyć plazmę zdala od izolatora Z-pinch Plasma Focus Filipova Plasma Focus Mathera

18 Kraków, 15/12 /2011 Jak działa Plasma Focus ? Przyspieszenie warstwy prądowej Kompresja i rozpad pinch-u Skala czasu rzędu s Skala czasu rzędu ns

19 Kraków, 15/12 /2011 Energia w Plasma Focus C L0L0 I L p (t) R0R0 R p (t)

20 Kraków, 15/12 /2011 Plasma Focus PF-1000

21 Kraków, 15/12 /2011 Plasma-Focus PF-1000U PF MA peak current 6 s quarter period 25 kV charging voltage 400 kJ stored energy Anode: 22,6 cm diameter 46 cm length Cathode: 40 cm diameter Cathode consists 12 rods (diam. 8 cm) Alumina insulator: 8,5 cm lenght Deuterium gas: 2 – 4 hPa Y n – DD neutrons

22 Kraków, 15/12 /2011 Eksperyment Dla plazmy deuterowej: Energia emitowanych neutronów powinna być izotropowa

23 Kraków, 15/12 /2011 PF-1000, 1,8 MA, Y n/shot, E=480 kJ PF-1000, 1,95 MA, Y n/shot, E=480 kJ PF Prawo skalowania Nie udało się przekroczyć neutronów z reakcji D-D ~ dla W~500 kJ (Los-Alamos, Limeil, Frascati) Problem z załamaniem Y n od I 4

24 Kraków, 15/12 /2011 Główne punkty programu 1.Wyjaśnienie zjawisk fizycznych prowadzących do załamania się prawa skalowania 2.Zrozumienie zjawisk fizycznych zachodzących w implodującej plazmie i mających wpływ na szybkość reakcji jądrowych w pinch-u

25 Kraków, 15/12 /2011 Diagnostyki dla skalowania 4 sondy dI/dt równomiernie rozmieszczone w kolektorze Pojemnościowy dzielnik napięciowy (4 kV/V) Pas Rogowskiego (47 kA/V) Liczniki srebrne do pomiaru neutronów

26 Kraków, 15/12 /2011 Sondy magnetyczne do pomiaru prądu I p K. Mitrovanov i S. Krauz, Kurczatov Institute

27 Kraków, 15/12 /2011 Sygnały z sondy magnetycznej V= 23 kV, P = 2,66 mbar, Y n =1.0x10 11

28 Kraków, 15/12 /2011 V= 24 kV, P = 2,66 mbar, Y n =1.5x10 8 Sygnały z sondy magnetycznej

29 Kraków, 15/12 /2011 PF-1000U prawo skalowania Maksymalny prąd płynący w pobliżu osi elektrod PF-a - I probe (40 mm)

30 Kraków, 15/12 /2011 Poseidon, Universitat Stuttgart H. Schmidt, et al.; IEEE TPS, 34, (2006), 2363 Energia emitowanych neutronów powinna być izotropowa PF-1000U prawo skalowania

31 Kraków, 15/12 /2011 Interferometria dla PF-1000U Setup designed and built by Dr Marian Paduch, IPPLM Warsaw Delays of frames in ns 16 frame Mach-Zehnder interferometer PF-1000, 2MA, 6 s

32 Kraków, 15/12 /2011 Interferometry – PF-1000U 16 interferogramów w jednym wyładowaniu (M. Paduch, E. Zielinska) ewolucja pinch-u podczas emisji HXR i neutronów system of mirrors and prismas 0, 10, 30, 40, 60, 70, 90, 100, 120, 130, 150, 160, 180, 190, 210, 220 ns reference beam films dignostic beam mirrors

33 Kraków, 15/12 /2011 1) Reconstrucja prążków – określenie gęstości (Prof. T. Piszarczyk, T. Chodukowski, IFPiLM) 2) Interpolacja i ekstrapolacja ewolucji plazmy (J. Kortanek, CTU Prague) Interferometria – PF-1000U (s. 8584, 39 ns) Interferogram 10 – 20 ns equedensities with absolute scale Interpolation 1 ns equidensities reconstruction

34 Kraków, 15/12 /2011 Ewolucja plazmy shot 8584, 27kV, 1,8 Torr, 1,9 MA

35 Kraków, 15/12 /2011

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82 Plasma dynamics shot 8406, 24kV, 1,8 Torr, 1,4 MA

83 Kraków, 15/12 /2011

84

85

86

87

88

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135 Klatka Faradaya dla sondy FNSP-1 Sonda scyntylacyjna FNSP-1 z kalsycznym fotopowielaczem i scyntylatorem BC-408 Ewolucja plazmy a emisja neutronów

136 Kraków, 15/12 /2011 Ewolucja plazmy shot 8584, 27kV, 2,4 mbar, 1,9 MA, Y n =4,2·10 11

137 Kraków, 15/12 /2011 Plasma dynamics vs. neutron emission shot 8584, 27kV, 2,4 mbar, 1,9 MA, Y n =4,2·10 11

138 Kraków, 15/12 /2011 Scheme of diagnostics: Anisotropia energii emitowanych neutronów shot 8584, 27kV, 2,4 mbar, 1,9 MA, Y n =4,2·10 11

139 Kraków, 15/12 /2011 Ewolucja plazmy shot 8406, 24kV, 2,4 mbar, 1,4 MA, Y n =9,0·

140 Kraków, 15/12 /2011 shot 8406, 24kV, 2,4 mbar, 1,4 MA, Y n =9,0· Plasma dynamics vs. neutron emission

141 Kraków, 15/12 /2011 Scheme of diagnostics: shot 8406, 24kV, 2,4 mbar, 1,4 MA, Y n =9,0·10 10 Anisotropia energii emitowanych neutronów

142 Kraków, 15/12 /2011 Ion-pinhole cameras within the PF-1000 facility during measurements of fusion-produced protons.

143 Kraków, 15/12 /2011 PM-355 detector Aluminium foil Small ion pinhole cameras equipped with PM-355 detectors were used to determine fusion-reaction proton emission sources.. To eliminate fast primary deuterons the detector samples used in the cameras were covered with 80 μm thick Al-foils.

144 Kraków, 15/12 /2011 Images of fusion-proton emitting areas, as obtained after etching of the PM-355 detectors irradiated during five successive discharges within the PF-1000 facility (operated at p 0 = 3 Torr D 2, U 0 = 31 kV).

145 Kraków, 15/12 /2011 Image of the fusion-produced protons, as recorded upon the detector placed at 90 0 to the z-axis in the PF t 140 ns

146 Kraków, 15/12 /2011 Problemy do rozwiązania Okślenie własności struktury plazmowej na końcu pinchu Rola wypływu plazmy Rola dysypacji pola magnetycznego w plazmę pinchu Natura emisji neutronów Natura emisji neutronów

147 Kraków, 15/12 /2011 Laboratoryjna Astrofizyka Możliwości: Laboratoryjne eksperymenty mogą dostarczyć informacji o niektórych wejściowych parametrach dla astrofizycznych modeli: opacity, równania stanu Dynamiczne eksperymenty laboratoryjne pozwalają na analizę porównawczą astrofizycznych kodów hydrodynamicznych w zgodzie z warunkami skalowania Hydrodynamika eksplozji supernowych Astrofizyczne jet-y Akceleracja cząstek

148 Kraków, 15/12 /2011 Komentarz The distance traveled by an average beam ion before it produces a neutron in fusion reaction with a target ion The beam current The total energy coupled to these ions

149 Kraków, 15/12 /2011 Jet-y astrofizyczne Generowanie strumienii plazmy: W układach Z-pinch dużej mocy:W układach laserowych dużej mocy:

150 Kraków, 15/12 /2011 Akceleracja cząstek Promienie kosmiczne vs wiązki cząstek w Z-pinchach: Akceleracja w fali uderzeniowej Turbulencaja generowana przez pulsary Astrofizyczne pinch-e Adiabatyczna kompresja Zerwanie prądu: Microturbulencje


Pobierz ppt "Kraków, 15/12 /2011 Plasma Focus a Synteza Termojądrowa Marek Scholz Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy."

Podobne prezentacje


Reklamy Google