Inercialno elektrostatično zadrževanje plazme

Govekar, Domen (avtor), Gyergyek, Tomaž (mentor), Kovačič, Jernej (komentor)

To magistrsko delo se osredotoča na alternativne možnosti uporabe naprav za inercialno elektrostatično zadrževanje (IEC) plazme in osvetljuje njihov potencial, ki presega zgolj pridobivanje energije. Glavni poudarek je na razumevanju osnovnih fizikalnih lastnosti naprave IEC in raziskovanju izvedljivosti doseganja jedrske fuzije z nadgradnjo sistema. Naprava IEC, zasnovana na Institutu Jožef Stefan (IJS), deluje kot raziskovalni instrument in izobraževalni pripomoček. Ta naloga vključuje oblikovanje in oceno vpliva, ki ga imajo prosti parametri naprave IEC na obnašanje plazme. Konstrukcijo naprave, vključno s katodno mrežo, integracijo vakuumskih in plinskih sistemov ter medsebojnim povezovanjem vseh sestavnih delov, sem izdelal sam na odseku F8 In\v{s}tituta Jo\v{z}ef Stefan. Zasnova omogoča računalniško vodeno upravljanje in zajemanje podatkov, kar je ključnega pomena pri zagotavljanju doslednosti in prilagodljivosti eksperimenta. Ugotovitve razkrivajo vpogled v značilnosti plazemske razelektritve v napravi IEC. Različne dimenzije katod povzročajo različno dinamiko plazme, kar kaže na večjo učinkovitost ionizacije in prenosa naboja pri večjih katodah. Manipulacija s tlakom plina povzroči povečan maksimalni tok pri višjih tlakih, kar se pripisuje povečani verjetnosti ionizacije. Primerjalna analiza vodika in helija kot delovnih plinov razkriva razlike v plazemski razelektritvi za ta plina. Čeprav je doseganje fuzije še vedno zunaj dosega te naprave, poskus vzpostavlja temelje za možnost optimizacije naprave in možnosti za uvedbo izboljšav. Izboljšana naprava bi lahko predstavljala doprinos učnemu procesu in odprla možnosti za nadaljnje raziskave fizike plazme in fuzije.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: inercialno elektrostatično zadrževanje, plazma, fuzija
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
• Organizacija: FMF - Fakulteta za matematiko in fiziko
• Leto izida: 2023
• PID: 20.500.12556/RUL-150821
• COBISS.SI-ID: 164454915
• Datum objave v RUL: 24.09.2023

GOVEKAR, Domen, 2023, Inercialno elektrostatično zadrževanje plazme [na spletu]. Magistrsko delo. [Dostopano 4 maj 2025]. Pridobljeno s: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&id=150821

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Inertial electrostatic confinement of plasma

Izvleček

This Master's thesis investigates alternative plasma Inertial Electrostatic Confinement (IEC) device applications and highlights their potential beyond energy production. The main focus is on understanding the fundamental physical properties of the IEC device and exploring the feasibility of achieving nuclear fusion by upgrading the system. The IEC device, designed at the Jožef Stefan Institute (IJS), acts as a research instrument and an educational tool. This work includes the design and assessment of the influence that the free parameters of the IEC device have on plasma behavior. The design of the device, including the cathode network, the vacuum and gas systems integration, and the interconnection of all components, was carried out by myself at the Reactor physics division of the JSI. The design allows for computer-controlled monitoring and data acquisition, which is crucial to ensure the consistency and adaptability of the experiment. The findings reveal insights into the plasma discharge characteristics of the IEC device. Different cathode dimensions lead to different plasma dynamics, indicating higher ionization and charge transfer performance for larger cathodes. Manipulation of the gas pressure leads to an increase in the peak current at higher pressures, which can be attributed to a higher ionization probability. A comparative analysis of hydrogen and helium as working gases reveals differences in plasma discharge for these gases. Although achieving fusion is still beyond the reach of this device, the experiment establishes a basis for the possibility of optimizing the device and the possibility of implementing improvements. An improved device could contribute to the learning process and open up opportunities for further research in plasma physics and fusion.

• Ključne besede: inertial electrostatic confinement, plasma, fusion