Pobierz prezentację
Pobieranie prezentacji. Proszę czekać
OpublikowałFrydrych Bąba Został zmieniony 11 lat temu
1
Diagnostyka neutronowa plazmy – podstawy teoretyczne
Adam Szydłowski
3
Liczba reakcji jądrowych – liczba wyemitowanych neutronów Emisyjność s –liczba reakcji przez sekundę przez jednostkę objętości średnia wartość reaktywności Dla plazmy deuterowej w stanie równowagi termodynamicznej prędkość względna
4
dla 80 keV<Ed<1000 keV, g wyrażone jest w 108 cm sek-1
Nowe zmienne , , , , ale i ostatecznie ale dla d(d,n)He3 dla Ed< 80 keV i dla 80 keV<Ed<1000 keV, g wyrażone jest w 108 cm sek-1
5
Inne możliwe rozkłady prędkości jonów w plazmie
Eliptyczny rozkład maxwellowski , , Dla D-D i dwuwymiarowego rozkładu Maxwella jednowymiarowego rozkładu Maxwella
6
<σv>(20 keV) <σv>(1 keV)
7
<s.v> [m3s -1] 10-15 cm3 s-1 20 keV-4.5 x10-16 8 keV-6.0 x10-17
9
Pewne przykłady Plasma Focus
ni= 2·1019 jonów/cm3, Ti ≈ 1 keV →<σ·g>=10-22 cm3/s, Vol ≈ 1cm3, τ ≈ 2·10-7 s 2·1038 1 cm3 10-22 cm3/s 2·10-7 s = 4·109 neutronów/strzał JET – komora napełniona gazem D2 ni=1014 jonów/cm3, Ti≈ 20 keV →<σ·g>= 2·10-18 cm3/s, Vol=90 m3, τ = 1 s 1/2·1028 9·107 2·10-18 1 ≈ 1018 neutronów/strzał komora napełniana mieszaniną DT (50% - 50%), Ti ~ 20 keV <σ·g>= 4.5· cm3/s ≈ 1020 neutronów/strzał Energia jądrowa wydzielona: (1 MeV = 1.6·10-13 J) MeV ·1020 ≈ 280 MJ~280 MW
11
1/2·1028 9·107 1 ≈ neutronów/strzał komora napełniana mieszaniną DT (50% - 50%), Ti ~ 8 keV <σ·g>= cm3/s Energia jądrowa wydzielona: (1 MeV = 1.6·10-13 J) 17.6 MeV · ≈ 76 MJ ~76 MW
14
<σg> dla reakcji D-T
[cm3 s-1] <σg> dla reakcji D-T 10 -15 10-16 10-17
15
Różniczkowy przekrój czynny reakcji i rozkład kątowy neutronów
v1 v2 g uln vCM uCMn c yn yl
16
Lub Χ kąt emisji neutronu względem wektora
17
Związki pomiędzy wektorami i kątami nachylenia
tych wektorów a - przed reakcją jądrową, b- po reakcji jądrowej
18
Target –gazowy D2, mierzono kątowe rozkłady naładowanych produktów reakcji
jądrowych za pomocą półprzewodnikowych detektorów Si. Autorzy przeanalizowali I uwzględnili wyniki uzyskane w około 20 wcześniejszych pracach nt. temat
19
[jedn. wzgl]
21
Transformacja do układu Laboratoryjnego
gdzie: gdzie: określa kierunek wektora określa kierunek wektora Transformacja do układu Laboratoryjnego w ukł. Lab. Odpowiednio w ukł. współrzędnych sferycznych i w ukł. Lab: a więc: gdzie: v1 v2 g uln vCM uCMn c yn yl Aby dokonać transformacji różniczkowego przekroju czynnego z ukł. CM do ukł. Lab. wykorzystuje się fakt, że liczba cząstek wyemitowanych z reakcji w element kąta bryłowego nie zależy od układu odniesienia, a więc: określa kierunek wektora w ukł. CM w ukł. CM a w ukł. CM a określa kierunek wektora określa kierunek wektora gdzie: określa kierunek wektora i i w ukł. CM a a więc: a więc: i określa kierunek wektora następnie z A.5 otrzymuje się, że: następnie z A.5 otrzymuje się, że: tak więc: tak więc: i a więc: i i = = x x A.25 A.25
22
tak więc: stąd: i a więc: =
23
Pewne przykłady
25
Method of experimental physics, vol 9 part B (1971) part 15 by J. W
Method of experimental physics, vol 9 part B (1971) part 15 by J.W.Mather
26
Energia wiązania nukleonu w jądrze atomowym i defekt masy
27
mp= = MeV/c2, mn= = MeV/c2 me = 0,511 MeV/c2 B(D2) =2.225 MeV= [mp] md=mp+mn-B= [mp] = = 2 mp mp=mp( )
28
Kinematyka reakcji d(d,n)3He w CM d + d → 3He + n + Q
Q = 3.27 MeV Ekin, CM – energia kinetyczna reagentów w CM dla mA=mB=md
29
Energia neutronu w układzie Lab
rozwiązujemy względem gdzie: uln vCM uCMn yn yl
30
vHe(CM)= 7.21·108 cm/s, uCMu = 2.16·109 cm/s, ρHe=0,215
n yl target beam d+ tak więc: Przykład: Ed = 100 keV wtedy; ρ = 0.07, vd= 3.1·108 cm/s, vCM= 1.55·108 cm/s, vHe(CM)= 7.21·108 cm/s, uCMu = 2.16·109 cm/s, ρHe=0,215 En(900) = 2.5 MeV En(00) = 2.8 MeV En(1800) = 2.3 MeV EHe(1800) = MeV
31
Widma neutronów wyemitowanych z plazmy w stanie równowagi termodynamicznej
Emisyjność dla plazmy deuterowej w stanie równowagi termodynamicznej biorąc pod uwagę, że przyjmijmy, że m=md Jeżeli, korzystając z równania zastąpimy przez to: Jeżeli zróżniczkujemy to równanie po dΩl i po dEln to otrzymamy wzór na widmo neutronów wyemitowanych pod dowolnym kątem ψl w ukł. Lab.
32
dla izotropowego rozkładu Maxwella otrzymujemy:
ale jeżeli ograniczymy się do niskich temperatur tzn. T « Q to argument sinh jest bardzo duży i: gdzie: prędkość neutronu przy zerowej prędkości reagentów Z równania i otrzymujemy
36
Widma energetyczne neutronów emitowanych z układu PF wyznaczone w Limeil (metodą czasu przelotu za pomocą sondy scyntylacyjnej
37
900 00 Widma energetyczne neutronów emitowanych z układu PF wyznaczone we Frascati (za pomocą emulsji jądrowych)
39
Widma energetyczne neutronów emitowanych z układu PF-1000 (IFPiLM)
Podobne prezentacje
© 2024 SlidePlayer.pl Inc.
All rights reserved.