Fyzika fúzních reaktorů

Garant předmětu:

Jan Horáček

Přednášející:

Jan Horáček

Cvičící:

Jan Horáček

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

Předmět poskytuje doktorským studentům ucelený přehled fyziky fúzních reaktorů, zejména tokamaků, v širším energetickém, fyzikálním a technologickém kontextu. Výuka propojuje základní fyziku fúze, Lawsonovo kritérium, magnetické konfigurace, řízení plazmatu, diagnostiku, modelování, interakci plazmatu se stěnou a problematiku odvodu extrémních tepelných toků.

Důraz je kladen nejen na klasické fyzikální principy fúzního plazmatu, ale také na realistické posouzení technických limitů budoucích fúzních elektráren. Předmět zahrnuje srovnání fúze s dalšími nízkoemisními zdroji energie, problematiku energetického mixu, roli fúze v dekarbonizaci, otázky palivového cyklu, tritia, materiálového poškození neutrony a technologických omezení reaktorů typu ITER a DEMO.

Součástí kurzu je také úvod do vědecké práce v oboru: formulace výzkumných otázek, kritické čtení literatury, návrh experimentu, analýza dat, prezentace výsledků a přechod od studentské práce k samostatnému vědeckému uvažování.

Požadavky:

Základní znalosti fyziky plazmatu, elektromagnetismu, termodynamiky.

Osnova přednášek:

Energetické systémy, Green Deal a role jaderné energie.

Základy fúze, Lawsonovo kritérium a palivové cykly.

Magnetická konfigurace, supravodivé cívky.

Řízení hustoty, polohy a tvaru plazmatu.

Okrajové plazma, plasma-wall interactions, divertor, ELMs a odvod tepla.

Diagnostika fúzního plazmatu.

Simulace plazmatu: PIC, kinetické, fluidní a MHD modely.

Vědecká práce a odborná komunikace.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

Seznámení se s vlastnostmi fúzních reaktorů, jejich limity a inženýrskými problémy jejich konstrukce, diagnostiky a řízení plazmatu v reaktorech.

Studijní materiály:

[Horacek2019] J. Horacek, Res.Prof. thesis 2019 , read at least Chapter 1

[Horacek2024] J. Horacek, Habilitation thesis 2024 on innovative heat shields, edge plasma and divertor

[Entler2019] S. Entler et al. 2019: Budoucnost energetiky: jaderná fúze in Czech language

[Janky2016] F. Janky, MFF UK PhD thesis 2016 on plasma control and magnetics

[Weinzettl2017] V. Weinzettl, FED 2017 COMPASS diagnostics

[Weinzettl2019] V. Weinzettl, FED 2019 COMPASS diagnostics

Poznámka:

Další informace:

https://docs.google.com/document/d/1VIBH97Z0Y0b4XYQ28OF8M5pSmVPppuCRj55qgb4YkYw/edit?tab=t.0

Rozvrh na zimní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2025/2026:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: