Szilárd hidrogén pellet előállítás modellezése az ITER kísérlet részére

Nyomtatóbarát változatNyomtatóbarát változat
Cím angolul: 
Modeling of solid Hydrogen pellet production for the ITER experiment
Típus: 
MSc diplomamunka téma - kutatófizikus
MSc diplomamunka téma - nukleáris technika
Félév: 
2021/22/2.
Témavezető: 
Név: 
Zoletnik Sándor
Email cím: 
zoletnik.sandor@ek-cer.hu
Intézet/Tanszék/Cégnév: 
Fúziós Plazmafizikai Laboratórium, Energiatudományi kutatóközpont
Beosztás: 
Laborvezető
Konzulens: 
Név: 
Pokol Gergő
Email cím: 
pokol@reak.bme.hu
Intézet/Tanszék: 
Nukleáris Technikai Intézet
Beosztás: 
docens
Elvárások: 

Általános fizikus: hődiffúzió, Navier-Stokes egyenlet, gázok fizikája, fázisátmenetek

Valanelyes jártasság numerikus modellezésben, Python, Matlab vagy hasonló nyelven

Angol tudás minimum szakirodalom olvasási, beszámoló írási szinten

 

Leírás: 

A mágneses fúziós kutatások fő iránya ma a tokamak berendezés, amelyben az egyik legnagyobb probléma az úgynevezett diszrupciós instabilitás. Ennek bekövetkeztekor a plazma mágneses szerkezet hirtelen összekuszálódik és a tárolt energia ezredmásodperces időskálán elvész. Ez a jelenség hatalmas hő és mechanikai terhelést jelent a berendezésre. A mai kísérletekben a diszrupció már tud kisebb károkat okozni, de nem veszélyes a berendezés integritására. Ezzel szemben az épülő ITER kísérletben a nagyenergiás diszrupció akár olyan kárt is tud okozni, amely a berendezés több éves leállását eredményezi. A jelenleg javasolt diszrupció kezelő technológia a „shattered pellet injector” (SPI), magyarul „tört pellet belövő”, amely néhány Kelvin hőmérsékleten kondenzált hidrogén, deutérium vagy neon szilárd pelleteket gyorsít nagynyomású gázimpulzussal több száz m/s sebességre, tör össze és a keletkező jég „spray”-el juttat hirtelen nagymennyiségű anyagot a vákuumkamrába. Az ITER jelenleg 27 ilyen belövőt tervez installálni a 2025-27 közötti időszakban. Ennek a kritikus technológiának a tesztelésére az Energiatudományi Kutatóközpont Fúziós Plazmafizika Laboratóriuma (EK-FPL) 2020-ban elnyerte az ITER pályázatát egy SPI laboratórium létrehozására, amely ezt a kritikus technológiát teszteli. A berendezések üzembehelyezése jelenleg zajlik, az első kísérletek a következő hónapokban lesznek.

Az ITER SPI technológia olyan nagy, 28.5x57 mm-es kriogén hidrogén pelletek előállítását igényli, melyekre még nincs tesztelt technológia. Az EK SPI laboratórium berendezéseinek tervezéséhez létrehoztunk egy modellt, amely a pellet deszublimációs folyamatát vizsgálja. A téma ennek továbbfejlesztése és csatolása az FPL ModCryo kriogén kódjához. Ezzel a teljes technológiai folyamat modellezése lehetővé válik részben az FPL SPI labor kisnyomású, részben az ITER nagynyomású folyékony hélium hűtőrendszerében. Második lépésként a modellt a hallgató továbbfejlesztené a pellet felület gyors olvasztási technológiájának kidolgozásához valamint a hidrogén gáz orto-para összetételének eltolásán alapuló gyorsított előállítás lehetőségének vizsgálatára. 

Sikeres előrehaladás esetén lehetőség lenne az M.Sc. tanulmányok ideje alatt az ITER berendezésnél néhány hónapos gyakornoki munkát végezni a kód adaptálására.

 

Titkosítas: 
Hozzáférés nincs korlátozva