BEGIN:VCALENDAR VERSION:2.0 PRODID:-//TUC//Events//EN CALSCALE:GREGORIAN BEGIN:VTIMEZONE TZID:Europe/Athens TZNAME:EEST DTSTART:19700329T030000 RRULE:FREQ=YEARLY;BYDAY=-1SU;BYMONTH=3 BEGIN:STANDARD TZOFFSETFROM:+0200 TZOFFSETTO:+0300 TZNAME:EET DTSTART:19701025T040000 RRULE:FREQ=YEARLY;BYDAY=-1SU;BYMONTH=10 END:STANDARD END:VTIMEZONE BEGIN:VEVENT CREATED:20250116T114549Z LAST-MODIFIED:20250116T114549Z DTSTAMP:20260615T231544Z UID:1781554544@tuc.gr SUMMARY:Παρουσίαση διδακτορικής διατριβής κ. Χρυσοβαλάντη Δαπόντα, Σχολή ΜΠΔ LOCATION: DESCRIPTION:https://www.tuc.gr/el/to-polytechnei o/ilektronikes-ypiresies/imerologio/ imerologio-ekdiloseon-1?tx_tucevents 2_tuceventsdisplay%5Baction%5D=show& tx_tucevents2_tuceventsdisplay%5Bcon troller%5D=Event&tx_tucevents2_tucev entsdisplay%5Bevent%5D=7452&cHash=cb 2a68bb295d590541d8e3a455a4b873\nΠΟΛΥ ΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ\n ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΑΡ ΑΓΩΓΗΣ ΚΑΙ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ\n  \n Ονοματεπώ νυμο: Χρυσοβαλάντη Δαπόντα\n Αριθμός Μητρώου: 2018019037\n  \n Θέμα\n Τί τλος στα Ελληνικά: «Παραγωγή σωματιδ ίων άλφα και η συνεισφορά τους στο φ αινόμενο θέρμανσης πλάσματος σε μηχα νές σύντηξης»\n Τίτλος στα Αγγλικά: «Alpha particles production and thei r contribution to plasma heating eff ect in fusion devices”\n  \n Εξεταστ ική Επιτροπή:\n Επιβλέπων: Σταύρος Δ . Μουσταϊζής, Αναπληρωτής Καθηγητής, Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκ ησης, Πολυτεχνείο Κρήτης.\n  \n Πρώτ ο Μέλος: Φώτιος Κανέλλος, Αναπληρωτή ς Καθηγητής, Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχα νικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Πολ υτεχνείο Κρήτης.\n  \n Δεύτερο Μέλος : Γεώργιος Σταυρουλάκης, Καθηγητής, Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Διοίκη σης, Πολυτεχνείο Κρήτης.\n  \n Τρίτο Μέλος: Παναγιώτης Λουκάκος, Ερευνητ ής Α’ Βαθμίδας, Ινστιτούτο Ηλεκτρονι κής Δομής και Λέιζερ, Ίδρυμα Τεχνολο γίας και Έρευνας.\n  \n Τέταρτο Μέλο ς: Δημήτρης Ιψάκης, Επίκουρος Καθηγη τής, Σχολή Μηχανικών Παραγωγής και Δ ιοίκησης, Πολυτεχνείο Κρήτης.\n  \n Πέμπτο Μέλος: Σπυρίδων Παπαευθυμίου, Καθηγητής, Σχολή Μηχανικών Παραγωγή ς και Διοίκησης, Πολυτεχνείο Κρήτης. \n  \n Έκτο Μέλος: Στέλιος Τζωρτζάκη ς, Καθηγητής, Τμήμα Επιστήμης και Μη χανικής Υλικών, Πανεπιστήμιο Κρήτης. \n  \n Περίληψη\n Περίληψη Διατριβής στα Ελληνικά: Η σύντηξη ελαφρών σχε τικά πυρήνων (μικρού ατομικού αριθμο ύ) αποτελεί τη μέθοδο παραγωγής “καθ αρής” ενέργειας, για ηλεκτροπαραγωγή μεγάλης κλίμακας. Η ευρωπαϊκή δραστ ηριότητα σύντηξης υλοποιείται μέσω τ ης Euratom και πρόσφατα μέσω της Eur ofusion, η οποία εμφανίζει παγκόσμια πρωτοπορία, τόσο σε ερευνητικό όσο και σε τεχνολογικό επίπεδο, λόγω της κατασκευής - λειτουργίας μεγάλων μη χανών Μαγνητικής Σύντηξης (Tokamak), όπως το JET (Joint European Torus) και ο Διεθνής Πειραματικός Θερμοπυρη νικός Αντιδραστήρας (International T hermonuclear Experimental Reactor – ITER) στο Cadarache της Γαλλίας, κόσ τους 10 – 12 δισεκατομμυρίων ευρώ.\n Tα τελευταία χρόνια, και ιδιαίτερα στις ΗΠΑ, υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέ ρον για την ανάπτυξη Συμπαγών Συσκευ ών Μαγνητικής Σύντηξης (Compact Magn etic Fusion Devices - CMFDs). Αυτές λειτουργούν με ενδιάμεσες πυκνότητες πλάσματος: n ~ (1020 m-3 - 1024 m-3 ), σε σχέση με τις μηχανές μαγνητική ς (MCF): n ~ 1019 m-3 ή αδρανειακής (ICF) σύντηξης: n ~ 1029 m-3. Οι Συμ παγείς Διατάξεις Μαγνητικής Σύντηξης εμφανίζονται κατάλληλες για βιομηχα νικές εφαρμογές, όπως η μελέτη ενός πλάσματος MCF, οι δοκιμές παραγωγής ενέργειας μέσω σύντηξης, η διαστημικ ή πρόωση και οι μελέτες γύρω από τα υλικά κατασκευής του χιτώνα των διατ άξεων MCF. Σε σχέση με τις συμβατικέ ς μηχανές Tokamak και ICF, το τελικό κόστος (κατασκευής - λειτουργίας) τ ων συσκευών CMFD είναι τουλάχιστον ε κατό (100) φορές χαμηλότερο.\n Οι συ μβατικές μηχανές μαγνητικού (MCF) κα ι αδρανειακού (ICF) περιορισμού, όπω ς επίσης και οι αναπτυσσόμενες Συμπα γείς Διατάξεις Μαγνητικής Σύντηξης ( CMFD), θεωρούν ως επί το πλείστων, τ α πυρηνικά καύσιμα του Δευτερίου - Τ ριτίου (D - Τ) και του Υδρογόνου - 1 1Bορείου (p – 11B). Εν τούτοις, η πυ ρηνική αντίδραση: D + T → 𝐻𝑒24+ n, δ εν αποτελεί τον ιδανικό υποψήφιο για την παραγωγή “καθαρής” ενέργειας, κ αθόσον απελευθερώνει το μεγαλύτερο μ έρος της ενέργειας της, υπό τη μορφή ακτινοβολίας νετρονίων υψηλής ενέργ ειας {1 νετρόνιο (n), ενέργειας 14.1 MeV, ανά αντίδραση σύντηξης}. Η πυρ ηνική αντίδραση: p + 11B → 3 𝐻𝑒24 απ ό την άλλη πλευρά, όχι μόνο εκπέμπει λιγότερο (<) από το 1.0 % της συ νολικής της ενέργειας, υπό τη μορφή ακτινοβολίας νετρονίων, αλλά και παρ άγει τρία (3) ισο-ενεργητικά, φορτισ μένα σωματίδια άλφα (𝐻𝑒24), με συνολ ική ενέργεια στα 8.7 MeV. Το τελευτα ίο ποσό ενέργειας μπορεί να μετατραπ εί σε ηλεκτρική ενέργεια, με αποδοτι κότητα ~ 60 – 70 %, δίχως την απαίτη ση ενός θερμοδυναμικού κύκλου.\n Πρό σφατα πειράματα της διεθνούς βιβλιογ ραφίας μετρούν την παραγωγή σωματιδί ων άλφα από πυρηνικές αντιδράσεις p- 11B, οφειλόμενες στην αλληλοεπίδραση μίας δέσμης πρωτονίων υψηλής ενέργε ιας, παραγόμενης μέσω δέσμης laser, με ένα στερεό στόχο ή ένα στερεό πλά σμα Βορείου (διατάξεις δέσμης - στόχ ου). Καθόσον στην προκειμένη περίπτω ση, η παραγωγή σωματιδίων άλφα εξαρτ άται από την αρχική ενέργεια της δέσ μης των πρωτονίων, την αρχική πυκνότ ητα και την θερμοκρασία του μέσου Βο ρείου, αλλά και την χρονική εξέλιξη όλων αυτών των παραμέτρων, οι διατάξ εις δέσμης – στερεού στόχου (ή μέσου ) παράγουν τελικά, ένα σχετικά μικρό αριθμό σωματιδίων άλφα.\n Τη βασική κύρια δυσκολία της έρευνας που πραγ ματοποιείται γύρω από την αντίδραση σύντηξης p-11B, αποτελεί η αποδοτικό τητα της ενεργής της διατομής (cross section), σε θερμοκρασίες πλάσματος υψηλότερες των 250 keV. Σε αυτές τι ς τόσο υψηλές θερμοκρασίες, τα ηλεκτ ρόνια του πλάσματος p-11B, σαν αποτέ λεσμα της επιτάχυνσης τους από το ηλ εκτρικό πεδίο άλλων φορτισμένων σωμα τιδίων (πρωτόνια ή ατομικούς πυρήνες ), εκπέμπουν έντονη ακτινοβολία Brem sstrahlung, Η ακτινοβολία Bremsstrah lung αποτελεί τον κύριο μηχανισμό απ ώλειας ενέργειας του καυσίμου p-11B, που εμποδίζει την ανάφλεξη του {Q = (Pfus / PBrems) ≥ 1, όπου: Pfus η π αραγόμενη ισχύς σύντηξης και PBrems οι απώλειες ισχύος της ακτινοβολίας Bremsstrahlung}. Προκειμένου να ξεπε ραστεί η δυσκολία της αποδοτικότητας της πυρηνικής ενεργής διατομής, προ τείνεται ο σχηματισμός του πλάσματος σύντηξης p-11B στο εσωτερικό μίας Σ υμπαγούς Διάταξης Μαγνητικής Σύντηξη ς\n (CMFD). To πλάσμα πρωτονίων και ιόντων Βορείου θα προκύπτει από την αλληλοεπίδραση δύο (2) δεσμών σωματι δίων υψηλής ενέργειας {μίας δέσμης π λάσματος πρωτονίων και μίας δέσμης π λάσματος ιόντων Βορείου}, στο εύρος ενεργειών 100 keV – 300 keV. Στο εσω τερικό του σχηματιζόμενου πλάσματος σύντηξης, τα παραγόμενα σωματίδια άλ φα των πυρηνικών αντιδράσεων p-11B θ α μεταφέρουν το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας τους, μέσω δυαδικών συγκρ ούσεων Coulomb, στα πρωτόνια και τα ιόντα Βορείου (φαινόμενο αλυσιδωτών αντιδράσεων και σχετικό φαινόμενο θέ ρμανσης πλάσματος, από τα παραγόμενα σωματίδια άλφα των αντιδράσεων πυρη νικής σύντηξης p-11B, με βάση τη διε θνή βιβλιογραφία). Ο τύπος της Συμπα γούς Διάταξης Μαγνητικής Σύντηξης πο υ περιεγράφηκε παραπάνω, θα επιτρέπε ι ένα σχετικά μεγάλο χρόνο συγκράτησ ης της ενέργειας του πλάσματος p-11B (τΕ ~ 10 s), ούτως ώστε ο συνολικά παραγόμενος αριθμός σωματιδίων άλφα, να μπορεί στη συνέχεια να συμβάλλει στην παραγωγή “καθαρής” ενέργειας.\ n Στο πλαίσιο της παρούσας διδακτορι κής διατριβής, θα μελετηθούν: i) Οι διαδικασίες παραγωγής πλάσματος, ii) H διαδικασία σύντηξης p-11B σε μία Συμπαγή Μηχανή Σύντηξης, στην οποία το πλάσμα θα παράγεται από δύο (2) δ έσμες ιόντων (πρωτονίων και Βορείου) υψηλής ενέργειας, iii) Οι αλληλοεπι δράσεις των παραγόμενων σωματιδίων ά λφα στο εσωτερικό του πλάσματος, iv) Το αποτέλεσμα των κρούσεων των παρα γόμενων σωματιδίων άλφα με τα φορτισ μένα σωματίδια του πλάσματος (ηλεκτρ όνια, ιόντα), όπως επίσης και οι κρο ύσεις μεταξύ των ιόντων, v) Το φαινό μενο θέρμανσης πλάσματος από σωματίδ ια άλφα. Για όλα τα παραπάνω αντικεί μενα θα διενεργηθεί σε ένα πρώτο στά διο βιβλιογραφική έρευνα. Η δημιουργ ία του πλάσματος, μέσω δεσμών σωματι δίων υψηλής ενέργειας, θα μελετηθεί για τις περιπτώσεις, όπου οι δέσμες πλάσματος (ιονισμένου ρευστού, υψηλή ς θερμοκρασίας) παράγονται από: 1) Δ έσμη βραχύχρονου παλμού laser μεγάλη ς έντασης με διάφορους στόχους, 2) Μ αγνητικά Μονωμένες Διόδους. Τα αποτε λέσματα της διενεργούμενης έρευνας θ α επιτρέψουν σε ένα τελευταίο στάδιο , την πρόταση μίας διάταξης, για τη μετατροπή της ενέργειας των σωματιδί ων άλφα σε ηλεκτρική ενέργεια.\n  \n Περίληψη Διατριβής στα Αγγλικά: Fus ion of light nuclei (of small atomic number) is the method of clean ener gy production for large scale power generation. The European fusion acti vity is implemented through Euratom and more recently, through Eurofusio n, which is a world leader in resear ch and technology, due to the constr uction and operation of large Magnet ic Confinement Fusion (MCF) devices, like ITER (International Thermonucl ear Experimental Reactor) and JET (J oint European Torus), both costing 1 0 - 12 billions of euros.\n The last few years and especially in the USA , there is an increasing interest fo r the development of Compact Magneti c Fusion Devices (CMFDs), operating with intermediate plasma densities: 1020 m-3 - 1024 m-3, compared to mag netic (MCF) or inertial (ICF) confin ement fusion devices: 1019 m-3 και 1 029 m-3, correspondingly. Compact Ma gnetic Fusion Devices are suitable f or industrial applications, includin g magnetic confinement fusion plasma studies, fusion energy generation t ests, space propulsion and blanket m aterial construction studies for fut ure MCF and ICF devices. It is notew orthy to mention that the final CMFD construction and operating cost is at least 100 times lower than that o f conventional Tokamak and ICF machi nes.\n  \n Conventional MCF and ICF machines, as well as CMFDs use mostl y the nuclear fuels of Deuterium - T ritium (D-T) or Hydrogen - 11Boron ( p-11B). However, D-T nuclear fusion reaction: D + T → 𝐻𝑒24+ n, isn’t the ideal candidate for clean energy ge neration, as it releases most of its energy in the form of high-energy n eutrons (1 neutron of 14.1 MeV energ y, per fusion reaction). p-11B nucle ar fusion reaction: p - 11B → 3 𝐻𝑒24 on the other hand, not only emits l ess than 1.0% of its total energy in the form of neutrons, but also prod uces three (3) iso-energetic alpha p articles (𝐻𝑒24) with 8.7 MeV total e nergy. The latter energy amount can be converted into\n electricity with a 60 % - 70 % efficiency, without p assing through a thermodynamic cycle .\n Recent experiments of the intern ational literature measure alpha par ticle generation from p – 11B nuclea r reactions, arising from the intera ction of a laser-driven high-energy proton beam with a solid 11Boron tar get or plasma (beam-target schemes). Since the generation of alpha parti cles depends on the initial proton b eam energy, the initial density and temperature of 11Boron plasma, as we ll as the temporal evolution of both of these parameters, beam – solid t arget (or plasma) configurations pro duce a relatively small number of al pha particles.\n The major difficult y in the research conducted around p -11B fusion is its nuclear fusion cr oss section efficiency, at higher th an 250 keV reactant energies. At the se high energies, p-11B fusion plasm a electrons emit intense Bremsstrahl ung radiation, as a consequence of t heir acceleration from the electric field of other charged particles (pr otons or atomic nuclei). Bremsstrahl ung radiation isn’t absorbed by the thermonuclear plasma and thus, is an unavoidable energy loss from it. Fo r the overcome of the difficulty rel ated to nuclear cross section effici ency, the formation of the proton - 11Boron plasma is suggested inside a Compact Magnetic Fusion Device (CMF D). The proton - 11Boron plasma will arise from the interaction of two h igh-energy particle beams (one proto n fluid plasma beam and one Boron io ns plasma beam), in the energy range of 100 keV – 300 keV. Inside the fo rmed p-11B fusion plasma, the fusion produced alpha particles will trans fer most of their energy to the prot ons and 11Boron ions, through elasti c binary Coulomb collisions (chain r eactions effect and related avalanch e alpha heating effect, according to the international literature). The type of Compact Magnetic Fusion Devi ce described above, will allow a rel atively long plasma energy confineme nt type (τΕ ~ 10 s), so that the tot al number of produced alpha particle s can contribute to “clean” energy g eneration.\n In the context of the p resent PhD dissertation, the followi ng topics will be discussed: i) The plasma formation processes, ii) The p-11B fusion process inside a Compac t Magnetic Fusion Device (CMFD), iii ) The interactions of the fusion pro duced alpha particles inside the fus ion plasma, iv) The result of the bi nary Coulomb collisions of the fusio n produced alpha particles with the plasma charged particles (electrons, protons, Boron ions), v) The induce d plasma heating plasma heating by t he fusion produced alpha particles. The plasma formation by the high-ene rgy particle beams will be discussed for the cases of beam production fr om: i) Short pulse high-intensity la ser beam interactions with solid tar gets, and ii) Magnetically Insulated Diodes (MIDs). The results of the r esearch will allow in a final stage, the proposal of a device, for the c onversion of alpha particles energy into electrical energy.\n  \n Ημερομ ηνία Εξέτασης\n Ημέρα/Μήνας/Έτος: 23 /01/2024\n Ώρα: 10:00\n  \n Χώρος Εξ έτασης\n Σύνδεσμος (Link): https://t uc-gr.zoom.us/j/9691350688?pwd=MVhGU DhreVE1aTlaNHVnbFlLUGk4UT09\n Αίθουσ α: Αίθουσα Συνεδριάσεων Σχολής ΜΠΔ\n Κτίριο: Δ3, ΜΠΔ\n STATUS:CONFIRMED ORGANIZER;RSVP=FALSE;CN=TUC;CUTYPE=TUC:mailto:webmaster@tuc.gr DTSTART:20250123T100000 DTEND:20250123T110000 TRANSP:OPAQUE CLASS:DEFAULT END:VEVENT END:VCALENDAR