Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Studium optimalizace mřížek pro fúzní neutrovnový zdroj Jáchym Sýkora Tomáš Skřivan školitel: Bc. Daniel Krasnický.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "Studium optimalizace mřížek pro fúzní neutrovnový zdroj Jáchym Sýkora Tomáš Skřivan školitel: Bc. Daniel Krasnický."— Transkript prezentace:

1 Studium optimalizace mřížek pro fúzní neutrovnový zdroj Jáchym Sýkora Tomáš Skřivan školitel: Bc. Daniel Krasnický

2 Změna plánu Naším původním ukolem bylo zprovoznění vakuové aparatury pro fúzní neutronový zdroj. Z důvodu nedodání vakuové aparatury, jsme se zaměřili na optimalicazi mřížek pro fúzní neutronový zdoj.

3 Fúzní neutronový zdroj neboli fúzor je zdroj rychlých neutronů založený na jaderné reakci srážejících se proti sobě letících kationtů těžkého vodíku urychlených v elektrostatickém poli. Fúzní neutronový zdroj Tato jaderná reakce má dva téměř stejně pravděpodobné výsledky:

4 Schéma Reálně -nedokonalé elektrické pole => nedokonalá fokusace -ionty se srážejí s katodou Ideální případ -anoda i katoda jsou celistvé a naprosto propustné mřížky -dokonalá fokusace a nulové srážky iontů s katodou Schéma fúzoru kulovitého typu Wisconsinské Univerzity. 1-anoda 2-katoda 12

5 Virtuální anoda ideální průběh elektrického potenciálu ve fúzoru naměřený průběh potenciálu ve Wisconsinském fúzoru

6 Předběžné schéma budoucího fúzoru na FJFI

7 Výhody a nevýhody válcovitého uspořádání Výhody -rozdíl mezi ideálním a reálným elektrickým polem není tak veliký -možnost řešení problému virtuální anody, pomocí vstřikování proudu elektronů do středu fúzoru Nevýhody - oproti kulové verzi zde nejsou ionty urychlovány do středu ale na úsečku uprostřed

8 Simion je program pro simulace letu iontů v elektrickém poli. Je možné do běhu simulace zasahovat vlastními programy pro získání lepšího a reálnějšího modelu. Tím také můžeme sledovat pohyb iontů a zaznamenávat údaje, které nás zajímají. Jeden z možných modelů fúzoru pro simulaci Simulace – program Simion

9 Tvorba modelu fúzoru Simion dává výběr: Vytvořit model v integrovaném editoru – velmi pracné Vytvořit ve 3D editoru model a uložit v STL formátu, který simion dokáže přepočítat pro svou potřebu – příliš nedokonalé Napsat textový soubor, ve kterém jsou definované elektrody jako geometrické objekty. Tento soubor pak simion přepočítá s minimálním zkreslením. – pro nás nejlepší možnost Pro snadnější vytváření těchto souborů jsme si napsali jednoduchý program, který je generuje na základě zadaných parametrů. Příklad geometrického souboru:

10 Výběr nejlepšího typu mřížky Po krátkém zkoumání různých mřížek, jako např. spirála, mnoho kroužků uspořádaných vedle sebe a různé jejich kombinacejsme zjistili, že nejlepší bude vytvořit katodu z rovnoběžných drátků uspořádaných do kružnice. Ostatní mřížky buď špatně koncentrovaly ionty, nebo je vychylovaly tak, že vylétávaly z fúzoru na stranu. Náhled nejlepšího typu mřížky ze dvou stran:

11 Optimalizace mřížky Potřebovali jsme zjistit, jaký počet drátků a jakou tlošťku použít, abychom se co nejvíce přiblížíli ideálnímu modelu. To znamená, aby bla mřížka co nejpropustnější a aby co nejlépe fokusovala ionty so středu. Abychom mohli mřížky porovnávat, napsali jsme program, který nám zaznamená v datech propustnost, fokusaci a vypočte další určující čísla. Rozdělili jsme střed fúzoru do sektorů, rozdělenými soustřednými kružnicemi, a zjišťovali, kolik iontů je v daném čase v kterém sektoru. Výsledná data jsme zaznamenali do grafu, pomocí námi napsaného programu. čas Sektor (vzdálenost od středu) Ukázka grafu fokusace u mřížek s 32 drátky (vlevo) a 92 drátky (vpravo). Ukázka vizualizace simulace v simionu. Přiblížení katody.

12 Optimalizace mřížky Další data, která jsme zaznamenávali nám udávají, kolik iontů uskutečnilo kolik průletů. Také nám řeknou, jestli ionty narazily při vletu, nebo výletu z katody. Zaznamenáváme také poloměr (R) kruhu, kterým prolétnou všechny ionty, což nám udává rozptyl iontů. Z těchto hodnot pak vypočítáme další čísla, která nám dokáží lépe určit, která mřížka je lepší. Prvním poměr počtu částic, které prolétly středem katody, (n) ku poloměru (R), tedy n/R. Druhé číslo je úměrné pravděpodobnosti, že se iont prolétávající katodou srazí s jiným iontem.

13 Optimalizace mřížky

14 Dvojitá mřížka Původní důvod – snížení srážek iontů s katodou Zobrazení elektrického pole u jednoduché mřížky, kde výška značí velikost elektrického potenciálu.

15 Před každý drát postavit nový „kopeček“, přes který iont nepřeletí a tak se po něm pouze sklouzne, tím se vyhne vnitřní mřížce Dvojitá mřížka Ty to „kopečky“ vytvoříme pomocí druhé mřížky s o trochu větším poloměrem a až několika násobně menším napětím než na původní mřížce.

16 Zobrazení elektrického pole s dvěma mřížkami anoda (0 V) vnější mřížka (-15kV) vnitřní mřížka(-50kV)

17 Mřižka s dvanácti drátky, s poloměrem vnější mřížky 1,5 cm (napětí -31kV) a poloměrem vnitřní mřízky 1cm (napětí -50kV) 0 průletůpoloměrn/Rpravděpodobnost drátků ,290, ,22449,740, ,1557,250,43 12_dvojita260,035127,280,99

18 Závěr Během tohoto roku jsme dozvěděli základní věci z oblasti vakua, provedli jsme měření s různými vývěvami, naučili jsme se pracovat se simionem a procvičili jsme se v programování. Také jsme se naučili jak řešit základní typy diferenciálních rovnic. Získali jsme náhled na vědeckou práci a vyzkoušeli jsme si jak to chodí. Provedli jsme průzkum mřížek pomocí simulací a našli jsme výhledově zajímavou kombinaci – dvojitou mřížku. Přestože naše účast na projektu oficiálně končí, chceme se i nadále podílet na dění okolo fúzoru. Chceme se více věnovat dvojité mřížce a provést další simulace. Rádi bychom prozkoušeli aparaturu, až se nám dostane do rukou. A chtěli bychom být i u samotného spuštění fúzoru.

19 Děkujeme za pozornost


Stáhnout ppt "Studium optimalizace mřížek pro fúzní neutrovnový zdroj Jáchym Sýkora Tomáš Skřivan školitel: Bc. Daniel Krasnický."

Podobné prezentace


Reklamy Google