Diplomamunka feladat a Fizikus mesterképzési szak hallgatói számára

A hallgató neve: specializációja:
A záróvizsgát szervező tanszék neve: Nukleáris Technikai Intézet
A témavezető neve: Zoletnik Sándor
- munkahelye: Fúziós Plazmafizikai Laboratórium, Energiatudományi kutatóközpont
- beosztása: Laborvezető
- email címe: zoletnik.sandor@ek-cer.hu
A konzulens neve: Pokol Gergő
- tanszéke: Nukleáris Technikai Intézet
- beosztása: docens
- email címe: pokol@reak.bme.hu
A kidolgozandó feladat címe: Szilárd hidrogén pellet előállítás modellezése az ITER kísérlet részére
A téma rövid leírása, a megoldandó legfontosabb feladatok felsorolása:

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.

 

A záróvizsga kijelölt tételei:
Dátum:
Hallgató aláírása:
Témavezető aláírása*:
Tanszéki konzulens aláírása:
A témakiírását jóváhagyom
(tanszékvezető aláírása):
*A témavezető jelen feladatkiírás aláírásával tudomásul veszi, hogy a BME TVSZ 145. és 146.§ alapján az egyetem a képzési célok megvalósulása érdekében a szakdolgozatok, illetve diplomamunkák nyilvánosságát tartja elsődlegesnek. A hozzáférés korlátozása csak kivételes esetben, a dékán előzetes hozzájárulásával lehetséges.
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Természettudományi Kar
1111 Budapest, Műegyetem rakpart 3. K épület I. em. 18.
www.ttk.bme.hu