Rátaegyütthatók vizsgálata és nyalábevolúció számítása
A magfúzióval történő energiatermeléshez magas hőmérsékletű plazmát kell előállítani, ennek stabil összetartása külső mágneses térrel lehetséges. A plazma vizsgálatára hatékony módszer az atomnyaláb emissziós spektroszkópia. A módszer lényege, hogy a plazmába lőtt nagyenergiájú semleges nyaláb atomjai a plazmarészecskékkel való ütközés során gerjesztődnek, és az alapállapotba való visszatéréskor emittált fotonok detektálhatóak. Létrejön egy fényprofil, aminek kiértékelésével következtetni lehet a plazma sűrűségének idő- és térbeli változásaira.
Mivel atomi szintenként az emisszió arányos a nívó populációjával, így ezek ismeretében felépíthető a fényprofil, és így szimulálható a plazma viselkedése a nyaláb mentén. A nívóbetöltöttségeket egy, a sűrűség- és hőmérsékleteloszlásokat is tartalmazó, változó együtthatós differenciálegyenlet-rendszer megoldásával lehet megkapni, ezt röviden rátaegyenletnek nevezzük. Az együtthatók a reakcióráták, amik a különböző lejátszódó atomi folyamatok reakciógyakoriságát adják meg a hőmérséklet függvényében.
A pontos szimuláció érdekében először a hatáskeresztmetszetek eredetét ellenőriztem, majd magukat a rátákat teszteltem egy általam írt Python nyelvű ábrázoló programmal, ami minden nyalábtípusra, energiára és lehetséges átmenetre kimenti a ráták hőmérsékletfüggését különböző csoportosításokban. A kapott eredmények alapján megállapítható a számolt ráták és az elvárt értékek egyezése, és így a feltételek, amelyek mellett biztonsággal használhatóak.
A következő lépés egy numerikus rátaegyenlet-megoldó megírása volt, és a populációbetöltöttségek számolása illetve ábrázolása a nyaláb mentén különböző konfigurációk esetére. A tesztelés során vizsgáltam a módszer számítási hibáját és futásidejét is. A választott nyelv a Python, mely könnyű illeszthetőséget tesz lehetővé, és így elősegíti a RENATE szimulációs kód IDL-ről más programnyelvre való átírásának tervét. Ez a váltás szükséges a RENATE, mint szintetikus diagnosztika, integrálásához nagyobb szimulációs infrastruktúrákba.
szerző
-
Szondy Borbála
Energetikai mérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
-
Asztalos Örs
Doktorandusz, Nukleáris Technika Tanszék
