Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania termojądrowe w Polsce: część 2

Kubkowska Monika, Gałkowski Andrzej

Postępy Techniki Jądrowej

|

2020

|

z. 4

2--9

PL

Artykuł przedstawia przegląd badań w dziedzinie fuzji jądrowej, prowadzonych przez polskie jednostki naukowe. W szczególności opisane są zadania realizowane przez Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy, będący koordynatorem badań i reprezentantem Polski w konsorcjum EUROfusion. Prace dotyczą zarówno prac doświadczalnych i udziału polskich naukowców w eksperymentach na układach typu tokamak czy stellarator, jak i modelowania zjawisk zachodzących w plazmie. Ponadto przedstawiono zaangażowanie w programie EUROfusion jednostek naukowych tworzących Centrum naukowo-przemysłowe Nowe Technologie Energetyczne (CeNTE). Zadania te dotyczą głównie fuzji z magnetycznym utrzymaniem, ale dotyczą także wsparcia naukowców od strony informatycznej, jak również badań socjo-ekonomicznych.

EN

The article presents an overview of research performed by Polish research units in the field of nuclear fusion. In particular, the tasks carried out by the Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion, as the coordinator and Polish representative in the EUROfusion consortium, are described both in the part related to the magnetic and laser plasma conﬁnement. The work covers experimental research and the participation of Polish scientists in experiments on tokamak or stellarator systems as well as modelling of plasma phenomena. Moreover, the involvement of the members of the Centre New Energy Technologies performing the EUROfusion tasks was presented. These tasks are mainly related to the magnetic fusion part but also are to support scientists from the IT side as well as socio-economic studies.

2

Badania termojądrowe w Polsce. Część 1

Gałkowski Andrzej, Kubkowska Monika

Postępy Techniki Jądrowej

|

2020

|

z. 2

2--11

PL

Przedstawiona została panorama badań termojądrowych w Polsce, na tle badań we Wspólnocie EURATOM i na całym świecie. We wstępie przedstawiono genezę tych badań i ich początki. Przedstawiona została rola Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie jako organizatora i koordynatora tych badań oraz reprezentanta Polski w europejskim konsorcjum EUROfusion. Na gruncie krajowym realizatorem programu jest Centrum naukowo-przemysłowe Nowe Technologie Energetyczne (CeNTE), skupiające 16 podmiotów: instytutów badawczych, instytutów PAN, uczelni oraz Wrocławski Park Technologiczny. W drugiej części artykułu zostaną przedstawione dokonania CeNTE będące wkładem Polski do europejskiego i światowego programu opanowania fuzji jądrowej na potrzeby energetyki termojądrowej – jako nowego, wydajnego, bezpiecznego dla społeczeństwa i przyjaznego dla środowiska źródła energii elektrycznej.

EN

The authors presented an overview of thermonuclear research in Poland in comparison with the research performed in the EURATOM Community and all over the world. The introduction depicts the origin of these studies and their beginnings. The role of the Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion in Warsaw was presented as the organizer and coordinator of this research and the Polish representative in the European consortium EUROfusion. On the national level, the scientific and industrial Centre New Energy Technologies (CeNET) implements the program through bringing together 16 entities, namely research institutes, institutes of the Polish Academy of Sciences, universities and the Wrocław Technology Park. The second part of the article will be devoted to the achievements of CeNET as Poland's contribution to the European and global program to contain nuclear fusion for the purposes of thermonuclear energy as a new and efficient source of electricity that is safe for society and environmentally friendly.

3

Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy – 40 lat badań dla zrównoważonego rozwoju

Bielski M.

Postępy Techniki Jądrowej

|

2016

|

z. 3

2--4

PL

W roku 2016 mija 40 rocznica założenia Instytutu Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy w Warszawie. Został on utworzony w dniu 1 stycznia 1976 r. celem badania różnych metod i urządzeń do wytwarzania gorącej plazmy, w których mogą zachodzić reakcje syntezy termojądrowej (fuzji) jąder izotopów wodoru (reakcje DD - deuter-deuter albo DT - deuter-tryt). Badania plazmy laserowej realizowano także we współpracy z Instytutem Fizyki Rosyjskiej Akademii Nauk - RAN Moskwie (FIAN) kierowanym przez prof. N. Basowa laureata nagrody Nobla. W 2005 r. nastąpiło podpisanie z Komisją Europejską Kontraktu Asocjacyjnego. Na jego podstawie rozpoczęła się w Polsce działalność koordynowana przez IFPiLM Asocjacja EURATOM-IFPiLM grupująca kilkanaście polskich ośrodków zajmujących się badaniami i technologiami fuzyjnymi w układach z magnetycznym utrzymaniem plazmy (MCF) tzn. w tokamakach i w stellaratorach. Rozpoczęto od podstaw opracowywanie metod diagnostycznych dla układów MCF, stosowanie technik laserowych w technologiach fuzyjnych i badania efektów oddziaływania plazma – ściana także z użyciem układu PF-1000. Dla stellaratora W7-X (w Greifswald, Niemcy) przygotowano układy do diagnostyki rentgenowskiej, a dla układu JET oryginalny detektor promieniowania X (detektor GEM). IFPiLM uczestniczy w dużym projekcie dotyczącym opracowywania koncepcji radialnej kamery neutronowej dla budowanego tokamaka ITER (w Cadarache, Francja). W IFPiLM realizowane są modelowania numeryczne plazmy w układach MCF. Sukcesywnie zwiększa się udział naukowców z IFPiLM w badaniach na dużych tokamakach w Europie (głównie na układzie JET w Culham, Wielka Brytania). W programie EURATOM jest też projekt dotyczący fuzji laserowej (IFE) realizowany w IFPiLM. Od 2014 r. europejski program fuzyjny jest koordynowany przez konsorcjum EUROfusion. Program krajowy koordynuje IFPiLM w ramach Centrum – Nowe Technologie Energetyczne (CeNTE). Obok prac dotyczących fuzji laserowej w IFPiLM prowadzone są badania oddziaływań laserów dużej mocy z materią. Większość tych prac jest wykonywana w ramach konsorcjum LaserLab-Europe realizowanych głównie w Ośrodku Badawczym PALS w Pradze (Republika Czeska). Od 2007 r. w Instytucie rozpoczęto badania i budowę plazmowych napędów satelitarnych w ramach projektów międzynarodowych. W 2013 r. zbudowany w IFPiLM prototyp (silnik typu Halla) przeszedł pomyślnie testy w laboratoriach ESA w Holandii i w IFPiLM. Instytut podlega Ministerstwu Energii. Pierwszym dyrektorem Instytutu był prof. Sylwester Kaliski. Od października 2010 r. dyrektorem Instytutu jest dr hab. prof. Andrzej Gałkowski. W IFPiLM jest zatrudnionych 85 pracowników (w tym 10 profesorów i 25 doktorów).

EN

The year 2016 marks the 60th anniversary of the establishment of the Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion in Warsaw (Poland). The newly-created institute realized research on the properties of laser-produced plasma, plasma generated in high-current discharges in plasma-focus devices, and compression of plasma using explosive materials. On 1 January 2007, the Euratom-IPPLM Association was established for coordination by the IPPLM over ten institutions all over Poland that carry out research in plasma physics and technology related to magnetic confinement fusion in the tokamaks and stellarators. New projects were initiated: study of plasma processes in tokamaks, research in fusion technology, development of diagnostics for tokamaks (JET, WEST and ITER), and for the stellarator W7-X. Since 2007, the IPPLM has participated in the European HiPER project, whose aim is to build a fusion infrastructure to demonstrate the effectiveness of laser fusion. After the year 2013, the research and development of fusion in Europe is coordinated by the consortium EUROfusion. The Polish fusion programme is presently coordinated by the IPPLM within the Center of New Technologies for Energy (CeNTE). Generally, the previously realised research is continued. Since October 2010, the director of the institute has been Prof. Andrzej Gałkowski. Currently, the Institute is employing 85 workers, including 45 researchers.

4

Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy – 40 lat badań dla energetyki przyszłosci

Wesołowski J.

Postępy Techniki Jądrowej

|

2016

|

z. 4

15--20

PL

Instytut Fizyki Plazmy i Laserowej Mikrosyntezy został utworzony w 1976 r. We współpracy z innymi instytutami realizuje badania w takich dziedzinach jak: fizyka gorącej plazmy, synteza (fuzja) jądrowa, oddziaływania laser-materia i zastosowania plazmy. Instytut jest nadzorowany przez Ministerstwo Energii, jednak jego działalność dofinansowywana jest z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego (MNiSW) w ramach dotacji statutowej i grantów badawczych. W Instytucie jest zatrudnionych 85 pracowników, w tym 45 naukowców. Od września 2010 r. dyrektorem Instytutu jest dr hab. Andrzej Gałkowski. Od wielu lat IFPiLM organizuje każdego roku przemiennie dwa ważne spotkania międzynarodowe: konferencję PLASMA - International Conference on Research and Applications of Plasmas i Letnią Szkołę w Kudowie-Zdroju „Kudowa Summer School towards Fusion Energy”. Polski program fuzji jądrowej jest od roku 2005 częścią europejskiego programu EURATOM, który od roku 2014 koordynowany jest przez europejskie konsorcjum EUROfusion. IFPiLM koordynuje wszystkie badania fuzyjne w Polsce na podstawie decyzji MNiSW przewodnicząc krajowemu konsorcjum Centrum naukowo-przemysłowe Nowe Technologie Energetyczne. Poza tym, w IFPiLM utworzony został Krajowy Punkt Kontaktowy EURATOM- -Fusion. Projekty EUROfusion realizowane w Instytucie obejmują przygotowywanie diagnostyk dla tokamaków JET i WEST oraz stellaratora W7-X, a także opracowywanie i stosowanie kodów numerycznych do analizy działania tokamaków (w tym przyszłego tokamaka-reaktora DEMO). Instytut wspólnie z Politechniką Warszawską prowadzi badania w zakresie technologii fuzyjnych (usuwanie kodepozytu z elementów komory tokamaka, erozja powierzchni materiałów, pył w komorze tokamaka). Zespoły naukowe w IFPiLM uczestniczą też w innych projektach europejskich niedotyczących fuzji w tokamakach i stellaratorach. Wieloletnie badania plazmy produkowanej laserem i fuzji laserowej, głównie objęte projektami HiPER i LaserLab-Europe, są realizowane wspólnie z innymi zespołami, przede wszystkim w Ośrodku Badawczym PALS w Czechach. Ponadto, w Instytucie działa Międzynarodowe Centrum Plazmy Namagnesowanej utworzone pod auspicjami UNESCO koordynujące badania w układzie plasma focus PF1000U. Te prace są dofinansowywane w ramach projektów Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej. W Laboratorium Symulowanych Wyładowań Atmosferycznych w IFPiLM testowana jest odporność różnych urządzeń technicznych na skutki działania wyładowań piorunowych. Z kolei w utworzonym w IFPiLM w 2013 r. laboratorium plazmowych silników satelitarnych są opracowywane i testowane prototypy takich silników.

EN

The IPPLM, established in 1976, currently carries out research and co-operates with other institutes in fields such as: pulsed high temperature plasmas, thermonuclear fusion, laser-matter interactions and plasma applications. The Institute is subordinated to the Ministry of Energy, however continuous financial support has been granted by the Ministry of Science and Higher Education (MSHE). The Institute employs 85 persons including 45 scientists. Dr. Andrzej Gałkowski has been a director of the Institute since September 2010. As a flagship event, the IPPLM organizes international “Kudowa Summer School towards Fusion Energy” in Kudowa Zdrój (Poland) biennially, alternating with International Conference on Research and Applications of Plasmas (PLASMA), which is focused on presenting various aspects of plasma physics applications and fusion energy. Since 2005, Polish fusion programme has been the part of the European fusion programme coordinated by EUROfusion consortium. The IPPLM is an entity which is authorized by the MSHE to coordinate all the fusion research in Poland acting as National Contact Point EURATOM-Fusion. The Polish fusion programme comprises institutions that form the national consortium known as New Energy Technologies (CeNTE). During last years of international cooperation the scientists from IPPLM have developed components and diagnostics for tokamaks JET and WEST and for stellarator W7- X, as well as codes for fusion devices including DEMO. Involving various partners such as Warsaw University of Technology, the Institute carries out research related to fusion technology, namely fuel removal, dust, chemical erosion. It is worth mentioning that, the scientists from IPPLM participate in other European projects related to plasma produced by lasers and laser fusion. Researchers accomplish their experiments mainly within HiPER and LaserLab-Europe projects in close collaboration with foreign teams in PALS Research Centre situated in Prague in Czech Republic. Besides that, the Institute hosts an International Centre for Dense Magnetised Plasmas (ICDMP), which coordinates studies of plasma physics and application of plasma focus (PF1000U) device. These activities are realized within projects co-financed by International Atomic Energy Agency in Vienna. In addition, the existence of PLaNS laboratory at IPPLM brings to the institute theoretical and experimental knowledge on plasma propulsion for satellites. The team working in that field carries out successful experiments in collaboration with a large European research network. Last but not least, the Lightning Tests Laboratory in the IPPLM-conducts research on the resistance of the various devices against the lighting interaction.

5

Wpływ fluktuacji ładunku pyłu na fale akustyczne w plazmie pyłowej

Atamaniuk B., Żuchowski K.

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

|

2002

|

nr 2

3-13

PL

W pracy przedstawiono ogólną metodę wyprowadzenie związków dyspersyjnych w plazmie wieloskładnikowej użyteczną dla fal akustycznych (o niskiej częstotliwości). Metoda ta jest szczególnie prosta w przybliżeniu dla długich fal i stosuje się także do plazmy pyłowej. Obecność fluktuacji ładunku elektrycznego ziaren pyłu w plazmie pyłowej nie pozwala na bezpośrednie użycie powyższej metody, ponieważ w użytym tu modelu pyłowym plazmy pyłowej pojawia się np. niejednorodność w równaniu ciągłości dla elektronów. Dalszą część pracy poświęcono uzyskaniu relacji dyspersyjnej dla fal akustycznych w plazmie pyłowej z małymi fluktuacjami ładunku elektrycznego ziaren pyłu opierając się na modelu płynowym, przy założeniu, że temperatura elektronów jest dużo większa niż temperatura jonów.

6

Modelowanie transportu plazmy i zanieczyszczeń tokamaku

Zagórski R.

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

|

1998

|

nr 5

1-149

PL

W pracy dyskutowane są zagadnienia związane z transportem plazmy i zanieczyszczeń w urządzeniach tokamak. Przedstawiono modele matematyczno-fizyczne opisujące zachowanie się jonów wodoru, jonów zanieczyszczeń oraz składnika gazowego w różnych obszarach tokamaka: obszarze brzegowym i centralnym. Prezentowany jest również całościowy model dynamiki plazmy i domieszek w tokamaku, uwzględniający sprzężenie pomiędzy plazmą brzegową i centralną. Opis plazmy brzegowej oparty jest na klasycznych wielopłynowych równaniach MHD Braginskiego. Równania te zapisane są w realnej, krzywoliniowej geometrii powierzchni magnetycznych tokamaka i uzupełnione są o układ równań opisujący prądy dryfowe w tokamaku. W modelu uwzględniono procesy atomowe towarzyszące oddziaływaniu plazmy z atomami i jonami zanieczyszczeń oraz w sposób samouzgodniony włączono zjawiska wybijania jonów zanieczyszczeń z płyt diwertora/limitera oraz proces recyrkulacji jonów wodoru w obszarze brzegowym plazmy. W celu rozwiązania równań modelu skonstruowany został kod numeryczny EPIT symulujący transport jonów plazmy i zanieczyszczeń w warstwie przyściennej tokamaka. W pracy prezentowane są obliczenia dla tokamaków FTU, TEXTOR oraz ITER. Do opisu dynamiki zanieczyszczeń w centrum sznura plazmowego tokamaka zastosowano wielopłynowy model transportu opisujący w sposób niezależny radialny transport poszczególnych jonów domieszki z uwzględnieniem efektu dyfuzji neoklasycznej i anomalnej. Opracowano efektywny kod numeryczny RIT służący do rozwiązania równań modelu. W pracy przedstawiono również samouzgodniony model opisujący transport plazmy i zanieczyszczeń, zarówno w obszarze brzegowym, jak i centralnym tokamaka. Opracowany model z jednej strony jest wystarczająco prosty i pozwala na otrzymanie rozwiązania w rozsądnym czasie komputerowym, a z drugiej strony uwzględnia większość istotnych procesów fizycznych określających dynamikę wyładowania w tokamaku. Do opisu plazmy brzegowej zastosowano model jednowymiarowy uwzględniający zmianę parametrów plazmy wzdłuż linii sił pola. W przybliżeniu cząstki próbnej, możliwe jest określenie rozwiązań analitycznych zarówno dla plazmy wodorowej, jak i domieszek. Analityczny model dla plazmy brzegowej połączony został modelem opisującym plazmę w centrum sznura plazmowego. W modelu dla plazmy centralnej założono, że profile parametrów plazmy są zadane, zaś czas utrzymania energetycznego plazmy jest określony z półempirycznych praw skalowania. Do rozwiązania równań modelu opracowano kody numeryczne FTUZERO oraz BILDIV. Przeprowadzono obliczenia dla tokamaka FTU oraz projektów przyszłościowych reaktorów termojądrowych: tokamaków IGNITOR i ITER.

7

Badanie dynamiki i stabilności plazmy laserowej w polu magnetycznym o różnej geometrii

Pisarczyk T.

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

|

1998

|

nr 6

1-139

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych i numerycznego modelowania plazmy wytwarzanej z tarczy ciała stałego. Do diagnosyki plazmy laserowej wytwarzanej przy podłużnej geometrii pola magnetycznego stosowano trójkadrowy układ interferometryczny z blokiem elektronicznego zapisu i analizy interferogramów, umożliwiającym uzyskanie przestrenno-czasowych rozkładów koncentracji elektronowej. W przypadku poprzecznej geometrii pola magnetycznego, ze wzglęgu na silne zaburzenie osiowej symetrii plazmy przez pole magnetyczne, do określenia przestrzennych rozkładów koncentracji elektronowej opracowano i zastosowano dwuekspozycyjną interferometrię tomograficzną. W badaniach tych, jako diagnostykę uzupełniającą, stosowano pomiary zmian pola megnetycznego za pomocą oddalonej sondy magnetycznej. Podstawą przedstawionych w pracy analiz były szczegółowe wyniki badań dotyczące określenia wpływu zewnętrznego pola magnetycznego (dla dwóch różnych jego geometrii) na przestrzenne rozkłady koncentracji elektronowej plazmy laserowej. Szczegółowa analiza tych rozkładów w połączeniu z dwuwymiarowym modelowaniem pokazała, że ekspansja plazmy w podłużnym polu magnetycznym prowadzi do powstania dwóch zasadniczo odmiennych konfiguracji plazmowych w zależności od sposobu oświetlenia tarczy promieniowaniem laserowym.

8

Transport properties of the ionized Fe vapour

Makowski K.

Journal of Technical Physics

|

1998

|

Vol. 39, no 1

37-66

EN

Transport coefficients for partially ionized Fe vapour plasmas are determined according to Chapman-Enskog method of fourth order. Results corresponding to the conditions within the keyhole formed during laser welding of steel are presented.

9

Self-consistent description of the plasma and impurity transport in tokamak reactor. Pt. 2, Results of calculations

Zagórski R.

Journal of Technical Physics

|

1998

|

Vol. 39, no 2

315-348

EN

A model has been developed which is capable of describing in a self-consistent way the plasma dynamics in the central and edge regions of a fusion reactor. The core plasma is treated in the frame of the 0D model in which empirical scaling law for energy confinement time is included. The model accounts for the energy losses due to bremsstrahlung and line radiation as well as alpha particle heating. A 1D analytical model for plasma and impurity transport outside the last closed magnetic surface (LCMS) is applied. The model accounts for strong gradients of plasma parameters along magnetic field lines in the divertor. The sputtering phenomena at the plate and radiating cooling by injected impurities are trated self-consistently in the model. The numerical code BILDIV has been built in order to solve the nonlinear set of equations describing the self-consistent transport of plasma and impurities in the SOL. The model has been confirmed by comparison with other models and experiments. Analytical estimates have been evalued showing the most important features of the self-consistent plasma behavior in the tokamak reactor. These estimations have been confirmed by numerical calculations. The model has been used to investigate operating regimes of the ignition experiment. Analysis has been performed for different first wall materials (C, Ni, Mo, W) for ITER-like tokamak.

10

Lagrangian picture of plasma physics. Pt. 2

Infeld E., Rowlands G.

Journal of Technical Physics

|

1998

|

Vol. 39, no 1

3-35

EN

By introducing a Lagrangian transformation such that the space coordinates follow the fluid motion, a range of nonlinear problems in fluid dynamics and plasma theory can be either solved or at least simplified. This can often be done without recourse to an amplitude expansion. Although the idea of using Lagrangian coordinates in hydrodynamics is one of the oldest in theoretical mechanics, most results in plasma physics are of recent date. Somewhat surprisingly, so are some relatively simple examples in fluid dynamics. Similarly, Lagrangian coordinate methods used in a statistical description of a fluid can also be extended to plasma physics. Other problems such as the folding of contours and multi-valuedness, can be treated by introducing approximate Lagrangian coordinates that no longer follow the fluid motion exactly. Some possible future lines of research are indicated at the end. It is hoped that this article will help reawaken interest in using Lagrangian coordinates in other branches of classical physics, especially in analytic considerations. So as to widen the appeal of the article, heavy and technical calculations have been relegated to the Appendices. For Part 1 see 38, 607-645, 1997.