Tantárgy azonosító adatok
1. A tárgy címe Folyadékelméletek a plazmafizikában
2. A tárgy angol címe Fluid Theories in Plasma Physics
3. Heti óraszámok (ea + gy + lab) és a félévvégi követelmény típusa 2 + 2 + 0 v Kredit 5
4. Ajánlott/kötelező előtanulmányi rend
vagy Tantárgy kód 1 Rövid cím 1 Tantárgy kód 2 Rövid cím 2 Tantárgy kód 3 Rövid cím 3
4.1
4.2
4.3
5. Kizáró tantárgyak
6. A tantárgy felelős tanszéke Nukleáris Technikai Intézet
7. A tantárgy felelős oktatója Dr. Veres Gábor beosztása egyetemi docens
Akkreditációs adatok
8. Akkreditációra benyújtás időpontja 2020.06.12. Akkreditációs bizottság döntési időpontja 2020.06.12.
Tematika
9. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít
vektoralgebra, vektoranalízis, elektrodinamika, kontinuum közegek mechanikája
10. A tantárgy szerepe a képzés céljának megvalósításában (szak, kötelező, kötelezően választható, szabadon választható)
TTK Fizikus MSc és Fizika PhD képzések kötelezően választható tárgya
11. A tárgy részletes tematikája

A tárgy célja megismertetni a hallgatókkal az elektromosan vezető folyadékok (pl plazmák) makroszkopikus viselkedését leíró kontinuum elméleteket. Az egy- és többfolyadék elméletek felépítése után az alacsonydimenziós rendszerek tanulmányozása bemutatja az elmélet hatékonyságát és az ezekben a rendszerekben lezajló rendkívül komplex folyamatokat.

  • Statisztikus fizikai felvezetés, az eloszlásfüggvény. Az ütközési operátor. Boltzmann-egyenlet, Vlaszov-egyenlet. A kinetikus egyenlet momentumai, a lezárás problematikája. A többfolyadék egyenletek bevezetése.
  • Hullámok közönséges folyadékokban. Hullámok a többfolyadék plazmaképben. A plazmahullámok zoológiája.
  • Az ideális MHD egyenletek rendszere, az elmélet érvényességi határai; Az egyenletek konzervatív alakja, megmaradási mennyiségek az ideális MHD-ban;
  • Az MHD erőoperátor és tulajdonságai, spektrál analízis. Hullámok a magnetohidrodinamikában, drift hullámok, Alfvén-módusok.
  • Magnetohidrodinamikai rendszerek egyensúlya, stabilitása és instabilitásai.
  • 1-D MHD konfigurációk: Theta-pinch, Z-pinch, csavar-pinch. Egyensúly és stabilitás; Suydam-kritérium; Kruskal-Safranov-kritérium
  • 2-D MHD konfigurációk, axiálszimmetrikus toroidális rendszerek. Hullámok terjedése: TAE-módusok; Grad-Safranov egyenlet; Egyensúly és stabilitás; Mercier-kritérium.

 

These lectures aim to acquaint the students with the continuum-theories that govern the behaviour of electrically conducting fluids, such as plasmas. After the in-depth introduction to one- and multi-fluid descriptions, the study of low-dimensional systems will demonstrate the effectiveness of the theories and the multitude of the complex processes ongoing in these plasmas.

  • Statistical physics basics, the distribution function. The collision operator, the Boltzmann-equation, the Vlasov-equation. Moments of the kinetic equation, the problematic of the closure. Multi-fluid equations.
  • Waves in ordinary fluids, waves in the multi-fluid plasma description. Classification of plasma waves.
  • The system of ideal MHD equations, conditions of its applicability. The conservative form of MHD equations, constants of motion.
  • The MHD force operator and its features, spectral analysis. Waves in MHD, drift waves, Alfvén-modes.
  • General equilibrium of MHD systems, their stability, and instabilities.
  • 1-D MHD configurations: Theta-pinch, Z-pinch, Screw-pinch. Equilibrium and stability. Suydam criterion; Kruskal-Safranov criterion
  • 2-D MHD configurations, axially symmetric systems. Wave propagation, TAE-modes, the Grad-Shafranov equation. Equilibrium and stability, Mercier criterion
12. Követelmények, az osztályzat (aláírás) kialakításának módja
szorgalmi
időszakban
házi feladatok, zárthelyi dolgozatok vizsga-
időszakban
szóbeli vizsga
13. Pótlási lehetőségek
TVSZ szerint
14. Konzultációs lehetőségek
TVSZ szerint
15. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
Veres Gábor: Bevezetés az elméleti plazmafizikába (Eötvös Kiadó, 2008)
Bencze Attila, Cseh Gábor, Veres Gábor – „Az elméleti plazmafizika alapjai” BME, 2014 https://regi.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2011-0064_47_az_elmeleti_plazmafizika_alapjai/index.html
Paul M. Bellan: Fundamentals of Plasma Physics (Cambridge University Press, 2012, online version)
Jeffry P. Freidberg: Ideal MHD (Cambridge University Press, 2014)
16. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka mennyisége órákban (a teljes szemeszterre számítva)
16.1 Kontakt óra
56
16.2 Félévközi felkészülés órákra
14
16.3 Felkészülés zárthelyire
20
16.4 Zárthelyik megírása
0
16.5 Házi feladat elkészítése
20
16.6 Kijelölt írásos tananyag elsajátítása (beszámoló)
0
16.7 Egyéb elfoglaltság
0
16.8 Vizsgafelkészülés
40
16.9 Összesen
150
17. Ellenőrző adat Kredit * 30
150
A tárgy tematikáját kidolgozta
18. Név beosztás Munkahely (tanszék, kutatóintézet, stb.)
Dr. Veres Gábor
egyetemi docens
Nukleáris Technikai Intézet
A tanszékvezető
19. Neve aláírása
Dr. Czifrus Szabolcs