ELFT HÍRADÓ

[Némethné Jároli Erika <jaroli.erika 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