Student: Peterka Matěj
Supervisor: Prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.
Consultant: Mgr. Michael Komm, Ph.D. (ÚFP AV ČR)
Stav práce:
Abstract:
Termonukleární fúze je v současné době jedním z hlavních kandidátů na zdroj energie v blízké budoucnosti. Vedoucí úlohu v tomto výzkumu hrají zařízení s magnetickým udržením plazmatu – především typu tokamak. Výzkum v této oblasti se hlavně zaměřuje na připravovaný mezinárodní projekt největšího světového termonukleárního reaktoru ITER. Důležitou součástí studia plazmatu v tokamaku je standardní diagnostika plazmatu a vývoj nových diagnostických metod. Zejména pro okrajové plazma hrají klíčovou úlohu fluktuace, jejichž studium je zejména prováděno pomocí sond. Zatímco studium koncentrace plazmatu a teploty elektronů je možné realizovat pomocí klasické Langmuirovy sondy, přímé měření fluktuací potenciálu plazmatu zůstává zatím nedořešeno. Přímé měření potenciálu plazmatu umožňuje emisní sonda, ta je ale náročná na konstrukci a má krátkou životnost. V zmagnetovaném plazmatu lze pro přímé měření potenciálu plazmatu využít nedávno vyvinutou světově unikátní tzv. ball-pen sondu. Jedná se v podstatě o kovový kolektor ukrytý v nevodivé keramické trubičce, jejíž osa je kolmá na siločáry magnetického pole. Plovoucí potenciál takto zkonstruované sondy je pak blízký potenciálu plazmatu.
Funkce ball-pen sondy byla již ověřena, a to jak na tokamaku CASTOR, tak i na tokamaku ASDEX Upgrade. V uplynulém roce byla funkčnost ball-pen sondy vyzkoušena i v podmínkách nízkoteplotního zmagnetovaného plazmatu. Fyzikální princip funkce ball-pen sondy však nebyl dosud uspokojivě vysvětlen.
Předmětem diplomové práce by bylo přispět k poznání fyzikálního principu ball-pen sondy jak v rovině experimentální, tj. jejího využití v dalších experimentech, tak i v rovině počítačového modelování kolekce nabitých částic ball-pen sondou.
Diplomový úkol bude vypracováván ve spolupráci s mezinárodním týmem českého tokamaku COMPASS, umístěným v areálu AV ČR Na Slovance.
Zásady pro vypracování:
1. Rešerše literatury.
2. Seznámit se s experimentálním systémem včetně elektroniky pro sondová měření a softwarové podpory.
3. Spolupráce na úpravě softwaru pro modelování kolekce nabitých částic a provedení výpočtů.
4. Provedení experimentů a vyhodnocení experimentálních dat.
5. Vypracování písemné zprávy.
Seznam odborné literatury:
Speciální literatura, zejména časopisecká, bude zadána po dohodě s vedoucím diplomové práce.
Základní literatura:
1. F.F. Chen, Základy fyziky plazmatu.
2. J.D. Swift, M.J.R. Schwar, Electrical Probes for Plasma Diagnostics, Iliffe books, London, (1970).
3. P.M. Chung, L. Talbot, K.J. Touryan, Electrical Probes in Stationary and Flowing Plasmas, Theory and Application, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, (1975).
4. S. Pfau, M. Tichý, Langmuir probe diagnostics of low-temperature plasmas, in Low Temperature Plasma Physics, R. Hippler et al. Eds., Wiley-VCH, Berlin etc., 2001, ISBN 3-527-28887-2, pp. 131-172.