Επιλογές εγγραφής
3364 Εισαγωγή στη Φυσική και την Τεχνολογία της Ελεγχόμενης Θερμοπυρηνικής Σύντηξης
8ο Εξάμηνο ΗΜΜΥ
Διδακτικές Μονάδες : 4
Φόρτος Εργασίας : theory 4, lab 0
Γλώσσα : el
Μαθησιακά Αποτελέσματα : Γνώσεις:
Το μάθημα αποτελεί την πρώτη επαφή του σπουδαστή με την φυσική και την τεχνολογία της ελεγχόμενης θερμοπυρηνικής σύντηξης και των σχετικών δυνατοτήτων παραγωγής ενέργειας καθώς και με την φυσική πλάσματος.
Ξεκινώντας από βασικές αρχές φυσικής, όπως οι εξισώσεις κίνησης των φορτισμένων σωματιδίων και οι εξισώσεις του Maxwell, εξάγονται συμπεράσματα για την δυναμική και για την συλλογική συμπεριφορά του πλάσματος ως ενιαίο ρευστό καθώς και για τις δυνατότητες ευσταθούς συγκράτησης του με μαγνητικά πεδία σε συνθήκες που επιτρέπουν την πραγματοποίηση αντιδράσεων θερμοπυρηνικής σύντηξης.
Δεξιότητες:
Με την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής/τρια θα είναι σε θέση να:
• Αντιλαμβάνεται τις βασικές αρχές της παραγωγής ενέργειας μέσω της ελεγχόμενης θερμοπυρηνικής σύντηξης.
• Κατανοήσει τα βασικά χαρακτηριστικά του πλάσματος και τις μεθοδολογικές προσεγγίσεις μελέτης του.
• Εξηγήσει τις βασικές αρχές της μικροσκοπικής και μακροσκοπικής δυναμικής του πλάσματος.
• Υπολογίσει βασικές ποσότητες που αφορούν την κίνηση φορτισμένων σωματιδίων σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία και την ανταλλαγή ενέργειας και ορμής μέσω συγκρούσεων.
• Διατυπώσει τις βασικές εξισώσεις που περιγράφουν το πλάσμα ως ένα ρευστό.
• Παραγάγει τα βασικά χαρακτηριστικά μια συσκευής μαγνητικής συγκράτησης πλάσματος σύντηξης.
• Αντιλαμβάνεται τα βασικά χαρακτηριστικά ισορροπίας και ευστάθειας απλών διατάξεων μαγνητικής συγκράτησης πλάσματος και να γενικεύει σε πιο πολύπλοκες διατάξεις.
• Εισαγωγή στην ελεγχόμενη θερμοπυρηνική σύντηξη. Βασικές πυρηνικές αντιδράσεις. Ενεργός διατομή και παραγόμενη ισχύς. Ενεργειακό ισοζύγιο και κριτήριο του Lawson.
• Ορισμός του πλάσματος. Ιονισμός και μακροσκοπική ουδετερότητα φορτίου. Θωράκιση και μήκος Debye. Ταλαντώσεις και συχνότητα πλάσματος. Ιδιότητες ιδανικού πλάσματος. Μεθοδολογικές προσεγγίσεις μελέτης του πλάσματος.
• Κινήσεις φορτισμένων σωματιδίων σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Ομογενές μαγνητικό πεδίο, κυκλοτρονική συχνότητα, ακτίνα Larmor και μαγνητική ροπή. Ομογενές στατικό ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδίο, η ολίσθηση ΕxB. Aσθενώς ανομοιογενές μαγνητικό πεδίο, ολισθήσεις βαθμίδας και καμπυλότητας. Μαγνητικοί καθρέπτες. Χρονικά μεταβαλλόμενα πεδία και ολίσθηση πόλωσης. Μαγνητική συγκράτηση σωματιδίων σε τοροειδείς διατάξεις.
• Συγκρούσεις Coulomb. Σκέδαση Rutherford. Μεταφορά ενέργειας και ορμής μέσω συγκρούσεων. Συχνότητες συγκρούσεων.
• Το πλάσμα ως πολλαπλό ρευστό. Υλική παράγωγος, παράγωγος κατά Lagrange. Διατήρηση μάζας και ορμής. Θεώρημα μεταφοράς Reynolds. Κινητική πίεση και διατήρηση ενέργειας. Εξισώσεις ιδανικού ρευστού. Αντίσταση πλάσματος.
• Το πλάσμα ως ενιαίο ρευστό – Μαγνητοϋδροδυναμική. Εξισώσεις ενιαίου ρευστού. Ιδανική και απωλεστική μαγνητοϋδροδυναμική. Μαγνητική ροή, μαγνητικό ιξώδες και αριθμό Reynolds. Μαγνητική πίεση. Θεώρημα Virial.
• Μαγνητοϋδροδυναμική Ισορροπία. Εξισώσεις ισορροπίας. Συμπιεστής Θήτα. Ευθύγραμμος κοχλιωτός συμπιεστής. Αξονοσυμμετρική τοροειδής διάταξη ισορροπίας.
• Ανάλυση Ευστάθειας. Γραμμική ανάλυση και κανονικοί ρυθμοί. Ενεργειακή μέθοδος. Αστάθεια Rayleigh-Taylor. Κύματα στην ιδανική Μαγνητοϋδροδυναμική.
Οι επισκέπτες δεν έχουν πρόσβαση στο μάθημα αυτό. Παρακαλούμε συνδεθείτε (με τον λογαριασμό σας).