Električni pojavi v plazmi in osnove fuzije

Visokošolski učitelji: Gyergyek Tomaž
Sodelavci: Čerček Milan

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

• Vpis v letnik študija.
• Opravljena seminar ali domača naloga je pogoj za pristop k ustnemu izpitu.

Vsebina:

• Definicije osnovnih pojmov, kot so Debyeva dožina, plazemski parameter, plazemska frekvenca.
• Gibanje nabitih delcev v električnem in magnetnem polju.
• Difuzija v plazmi in električna prevodnost plazme.
• Kinetično in hidrodinamsko opisovanje plazme
• Obravnava plazme kot električno prevodne tekočine (MHD), enačbe magnetohidrodinamike ter nekateri fuzijsko naravnani zgledi uporabe MHD
• Valovanja v plazmi.
• Trki med delci v plazmi ali bolj učeno: binarne interakcije v plazmi.
• Uvod v fuzijo, fuzijske reakcije, energijska bilanca v fuzijskem reaktorju, inercialno in magnetno omejevanje
• Nelinearni pojavi v plazmi, plazemski plašči in obravnava stika plazma – površina, ter diagnostika plazme z električnimi sondami – Langmuirjeva in emisijska sonda
• Osnove računalniške delčne simulacije pojavov v plazmi.

Cilji in kompetence:

Cilji: Pridobiti osnovno teoretično in deloma tudi praktično znanje iz procesov v plinskih plazmah.

Kompetence: Temeljno znanje na področju plazemske fizike in tehnologije ter razumevanje izzivov pri razvoju fuzijskih reaktorjev.

Predvideni študijski rezultati:

Znanje in razumevanje
Razumevanje fizikalnih procesov, ki potekajo v plinskih plazmah, ter na tej osnovi sposobnost uporabe fizikalnih modelov in analitičnih metod za določevanje ključnih parametrov plazme v dani plazemski napravi.

Uporaba
Pridobljeno znanje naj bi omogočilo spremljanje in tudi eventuelno lažje vključevanje v strokovno delo pri osvajanju in razvoju novih plazemskih tehnologij ali pa tudi vključitev v fuzijske raziskave.

Refleksija
Razumevanje pomena plinskih plazem v tehnologiji in energetiki.

Prenosljive spretnosti - niso vezane le na en predmet
Podrobno poznavanje elektromagnetnih interakcij med delci, gibanja nabitih delcev v magnetnem in električnem polju, radiofrekvenčno valovanje, interakcija plazme z material, reševanje transportnih enačb, valovnih enačb.

Metode poučevanja in učenja:

• Predavanja,
• seminarji,
• obiski nekaterih laboratorijev na IJS.

Gradiva

1. J. A. Bittencourt, Fundamentals of plasma physics, 3rd edition, Springer 2004
2. U. S. Inan and M. Golkowski, Principles of plasma physics for engineers and scientists, Cambridge University Press, 2011
3. J. Friedberg, Plasma Physics and Fusion energy, Cambridge University Press, 2007
4. J. Wesson, Tokamaks, 4th edition, Oxford University Press, 2011
5. A. Piel, Plasma physics – An introduction to laboratory space and fusion plasmas, Springer 2010
6. F. F. Chen, Introduction to plasma physics and controlled fusion, 2nd edition, Plenum Press, 1984
7. C. K. Birdsall and A. B. Langdon, Plasma physics via computer simulation, IOP publishing 1991 (reprint 1995)
8. R. W. Hockney, J. W. Eastwood, Computer simulation using particles, IOP publishing, 1994