Osnova/Outline:
Hlavním předmětem této bakalářské práce je tzv. pinčový výboj. K pinčovému jevu dochází v plazmatu, kterým protéká dostatečně silný elektrický proud, jehož magnetické pole způsobuje kompresi či udržení plazmatického kanálu. Pro svůj jednoduchý princip a přirozený výskyt v mnoha astrofyzikálních i laboratorních systémech (např. tokamaku) patří pinč efekt mezi nejvíce fascinující jevy ve fyzice plazmatu.
V laboratorním prostředí můžeme nalézt mnoho konfigurací těchto výbojů. Historicky nejznámější a nejjednodušší je tzv. Z-pinč, který je produkován na impulzních proudových generátorech, jenž jsou v současnosti nejvýkonnějšími (300 TW, 2 MJ) a nejúčinnějšími (>15 %) laboratorními zdroji rentgenového záření [2]. Naše výzkumná skupina potvrdila i velmi vysokou účinnost konverze elektrické energie do fúzních neutronů [3]. Tyto experimentální výsledky a také jednoduchý princip a konstrukce Z-pinče jsou hlavní motivací pro jeho další studium a široké možnosti užití ve výzkumu termojaderné syntézy, při vývoji impulzních zdrojů rychlých neutronů, v laboratorní astrofyzice, v EUV litografii, v experimentech s vysokou hustotou energie, při testování životnosti jaderných zbraní, při vývoji rtg. laserů atd.
V současné době se naše skupina ve spolupráci s University of Michigan zabývá novou konfigurací, tzv. hybridním X-pinčem, kdy k Z-pinčovému výboji dochází na lokalizovaném místě, které je určené dvěma blízkými kuželovými elektrodami [4]. Motivací tohoto uspořádání je výzkum kompaktního zdroje fúzních protonů a neutronů s krátkou dobou emise.
V rámci bakalářské práce se student seznámí se základní teorií a aplikacemi pinčového výboje [5]. Bude mít možnost podílet se na návrhu, realizaci i vyhodnocení fúzních experimentů na školním zařízení PFZ-200 (proud 200 kA, nárůst proudu 1 μs, cca 108 DD neutronů/výboj, ČVUT v Praze). V rámci rozšíření zkušeností mají naši studenti i možnost účastnit se zahraničních experimentů na PF-1000 (proud 1 MA, nárůst proudu 5 μs, cca 1011 DD neutronů/výboj, Ústav fyziku plazmatu a laserové mikrofúze, Varšava).
Podle osobních dispozic se student v dalších fázích studia může mimo experimentální oblasti zaměřit na pokročilejší teoretický popis pinčového jevu, případně na studium moderní diagnostiky plazmatu s vysokou hustotou energie
Literatura/References:
[1] D. Klír, et al. New J. Phys. 20, 053064 (2018).
[2] C. Deeney, et al.: Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 4883.
[3] D. Klír, et al.: Phys. Rev. Lett. 112 (2014) 095001.
[4] G. W. Collins, et al.: Journal of Applied Physics 129, 073301 (2021).
[5] D. Ryutov, M. Derzon, and M. Matzen: Rev. Mod. Phys. 72 (2000) 167.
Jméno vedoucího / Supervisor name: Ing. Jan Novotný; prof. Ing. Daniel Klír, Ph.D.
Pracoviště vedoucího / Supervisor affiliation: FEL ČVUT v Praze
Email vedoucího / Supervisor email: