2010 mrcius 10 nk KSZNTJK HALLGATINKAT Berta Mikls

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 Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 2 10.

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

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 – mindegyiket! Erős kölcsönhatás: a nukleonok vonzzák egymást – csak a közelieket! Nehéz pontos képet alkotni, mert az elemi részek – a kvantummechanika szerint hullámtermészettel is rendelkeznek. Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 4 10.

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. Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 5 10.

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. Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 6 10.

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! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 7 10.

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 Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 9 10.

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! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 10 10.

Néhány lehetséges fúziós folyamat Deutériumtrícium fúzió CNO-ciklus Proton-proton fúzió Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 11 10.

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! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 12 10.

Erőművi fúziós folyamat D + T → 4 He He (3, 5 Me. V) + n (14 Me. V) 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! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 13 10.

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! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 14 10.

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! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 15 10.

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! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 16 10.

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 ! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 17 10.

Fúziós reaktor koncepciója Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 18 10.

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) Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 19 10.

A fúziós energiatermelő reaktor előnyei • Kevés bemenő üzemanyag szükséges! Napi anyagszükséglet 1 GW-os erőműre: (1 GW× 1 nap/17 Me. V)× 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! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 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!! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 21 10.

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) Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 22 10.

Fúziós kutatások Egyetemünkön Együttműködő partnereink a fúziós kutatások területén • KFKI – RMKI • Institute for Plasmaphysics Prague, Czech Republic • Centrum of Plasmaphysics Research at Lausanne, Switzerland Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 23 10.

Diagnosztikák fejlesztése a COMPASS-ra EDICAM gyorskamera megfigyelő rendszer KFKI – RMKI – val szoros együttműködésben Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 24 10.

Diagnosztikák fejlesztése a COMPASS-ra Li – nyaláb diagnosztika és Atomnyaláb Szonda fejlesztése Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 25 10.

Diagnosztikák fejlesztése a COMPASS-ra Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 26 10.

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) Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 27 10.

Szennyezőtranszport vizsgálatok Lausanneban Mért adatok feldolgozása a Fizika és Kémia Tanszéken fejlesztett Genetikus algoritmus alapú szoftverrel. (Dr. Horváth András, Berta Miklós) Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 28 10.

Zonális áramlások szerepe • Turbulens plazmaáramlás • Nyírt áramlás megjelenése • Fal irányú transzport csökkenése • Az ITER működéséhez tudnunk kell kelteni ezeket a nyírt áramlásokat! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 29 10.

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 Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 30 10.

Mágnesezett elektrolit és zonális áramlás Bardóczi László – BME Berta Miklós – SZE Dr. Bencze Attila – KFKI Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 31 10.

Mágnesezett elektrolit és zonális áramlás Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 32 10.

Plazmacső Gubicza Ágnes – BME Mórocz Tamás – SZE Berta Miklós – SZE Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 33 10.

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!! Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 34 10.

A következő előadásunk Dr. Gál Péter Quo vadis automobil? – Hogyan autózunk a következő évtizedben? 2010. április 7. 18: 00 -19: 00 Előadó neve: Berta Miklós Előadás címe: Csillag a Földön – A fúziós energiatermelés érdekességei 2010. március 35 10.

TÁMOP-4. 2. 3 -08/1 -2008 -0011 KÖSZÖNJÜK MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! A rendezvény a „SZi. ENCE 4 YOU – Tudás- és tudomány disszemináció a Széchenyi István Egyetemen” című projekt keretében valósult meg. A program szervezői, támogatói: 36