ELFT HÍRADÓ

["Fizika" <fizika AT titkarsag.mta.hu>]

A MAGYAR TUDOMÁNYOS AKADÉMIA 

FIZIKAI TUDOMÁNYOK OSZTÁLYA

 

tisztelettel meghívja Önt 

 

PORKOLÁB MIKLÓS 

az MTA külső tagja 

Department of Physics, MIT 

 

Mágnesesen összetartott plazmában fellépő hullámok és 

turbulens transzport – kulcs a fúziós energiatermeléshez 

 

Understanding the Physics of Waves and Turbulent Transport in 

Magnetically Confined Plasma is Key to the Development of Fusion Energy 

 

címmel tartandó székfoglaló előadására 

 

Az előadás nyelve angol. 

Az előadás ideje: 2016. november 30. (szerda) 11.30 óra 

Az előadás helyszíne: MTA Székház, Felolvasóterem 

(1051 Budapest, Széchenyi István tér 9. I. emelet) 

 

Kivonat

A szabályozott magfúzió egy biztonságos és bőséges energiaforrást ígér az 
emberiség következő évezredeire. A szükséges feltételek megteremtése azonban 
sokkal nehezebbnek bizonyult, mint azt a fúziós kutatások korai időszakában 
gondolták az 1950’ években. Előadásomban két olyan fúzióreleváns 
tudományterületet mutatok be, melyeknek jelentős szerepük volt a szabályozott 
magfúziós fejlesztések felgyorsításában: (i) 200 millió kelvin hőmérsékletű 
és nagyságrendileg 2x1020 m-3 sűrűségű plazma létrehozása és szabályozása; és 
(ii) ilyen plazma összetartása több másodpercig egy mágneses csapdában. 
Először is hatékony fűtési technológiákat kellett kifejleszteni. Ez történhet 
sok megawattos semleges atomnyalábokkal a 100 keV – 1 MeV 
energiatartományban, és/vagy rádiófrekvenciás vagy mikrohullámú forrásokkal a 
40 MHz – 200 GHz frekvenciatartományban szintén MW-os teljesítményű 
forrásokkal. Technológiai okokból a hullámokat használó fűtési eljárások 
előnyösebben skálázhatók fel reaktor méretekre. A plazma felületéről indított 
hullámok mélyen be tudnak hatolni, és még ütközésmentes esetben is jó 
hatásfokkal elnyelődnek a Landau- vagy ciklotron csillapítás által, mikor a 
hullám fázissebessége rezonál a részecskék termikus mozgásával vagy ciklotron 
frekvenciájával. A hullámterjedés és elnyelődés elméletét ehhez ki kellett 
fejleszteni és kísérletileg validálni, így ez ma már érett tudományterületnek 
tekinthető. Másik oldalról a plazma összetartását nagyrészt azok a turbulens 
plazmahullámok határozzák meg, amik inhomogén laboratóriumi mágnesezett 
plazmákban többnyire kialakulnak. A közelmúltban komoly előrelépés történt a 
plazamturbulencia megértésének irányában szuperszámítógépek felhasználásával 
és kísérleti validáció terén fejlett plazmadiagnosztikai eszközök 
segítségével. Ez a kutatás kulcsfontosságú az ún. „jó összetartású” plazma 
üzemállapot megmagyarázásához, ami a mai berendezéseken megfigyelt 
legígéretesebb üzemállapot a megfelelő energiaösszetartású reaktor 
üzemállapotra való skálázás szempontjából.

 

Abstract

Controlled fusion promises to provide safe and abundant energy for thousands 
of years for mankind. However, the conditions for achieving this goal turned 
out to be much more difficult than was foreseen in the early days of fusion 
research in the 1950s. In this talk I will review two key aspects of “fusion 
relevant science” that was necessary to develop in order to achieve 
controlled fusion: (i) Creating and controlling a plasma with temperatures of 
the order of 200 million degrees Celsius and with densities of the order of 
2x1020 m-3, and (ii) confining such a plasma for several seconds in a 
magnetic trap. The first condition required the development of efficient 
heating techniques relying on either multi-MW neutralized particle beams with 
energies of the order of 100 keV to MeV, and/or RF or microwave sources at 
frequencies of the order of 40 MHz to 200 GHz at the MW source level. For 
technological reasons, the wave heating method is preferred when scaling up 
to reactors. Waves launched at the plasma surface can propagate deep in the 
plasma core and absorb there efficiently even in the absence of collisions by 
Landau or cyclotron damping as the wave’s phase speed resonates with thermal 
particles or matches the particles’ gyro -frequency. Therefore the theory of 
wave propagation and absorption had to be developed and validated 
experimentally and it is now a mature science. The confinement of thermal 
plasma energy, on the other hand, is controlled by plasma wave turbulence 
that develops in an inhomogeneous laboratory scale magnetized plasma. I will 
describe recent progress in understanding the theory of plasma turbulence 
with the aid of supercomputers and the experimental validation by means of 
advanced diagnostics. Such a scientific understanding is essential to explain 
the “high confinement” plasma regimes observed in many of today’s experiments 
that promise to scale to acceptable energy confinement in reactors. 

 

Üdvözlettel:

 

Némethné Jároli Erika

a Természettudományi Titkárság vezetõje

MAGYAR TUDOMÁNYOS AKADÉMIA TITKÁRSÁGA

TESTÜLETI TITKÁRSÁG

SECRETARIAT OF THE HUNGARIAN ACADEMY OF SCIENCES

SECRETARIAT of the Scientific Sections

H-1051 Budapest, Nádor utca 7. (H-1245 Budapest, Pf. 1000) / Phone: +36 1 
411-6313 / Fax: +36 1 411-6122

 
<mailto:jaroli.erika AT titkarsag.mta.hu>
 
jaroli.erika AT titkarsag.mta.hu
 /  
<mailto:fizika AT titkarsag.mta.hu>
 
fizika AT titkarsag.mta.hu

Attachment: PorkolabMiklos_kt_szekfoglalo_MEGHIVO_161130.pdf
Description: Adobe PDF document