Düşük enerjili plazma odak füzyon cihazı yapımı ve nötronik ölçümler

Abstract

Füzyon reaksiyonlarını gerçekleştirmek için yaygın olarak kullanılan plazma odak (PF) cihazı tasarlanmış ve oluşturulmuştur. Mather tip olarak tasarlanan cihaz, 3 kJ maksimum enerjiye sahiptir. Oluşturulan plazma odak cihazında farklı basınç, gerilim ve elektrot geometrileri ile çalışılarak cihazın optimizasyonu için deneyler yapılmıştır. Döteryum-döteryum füzyon reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. Reaksiyon sonucu ortaya çıkan nötron ve proton izlerinin ölçümü için CR-39 plastik iz detektörleri kullanılmıştır. V=14 kV giriş gerilimi değeri ve P=11.5 mbar basınçta çalışma gazı olarak Döteryum kullanıldığında yapılan deneylerde pik akımı Ipeak=39 kA olarak bulunmuştur. CR-39 plastik iz detektörleriyle yapılan ölçümler sonucu nötron sayısı sistemin çalıştırılması başına 3.3x105 olarak hesaplanmıştır. Nötron verimliliği ile akım arasındaki bağıntıyı veren ölçekleme kanunu da olarak bulunmuştur. Çalışmalar sonucunda elde edilen eşyönsüzlük (anisotropy) oranı A=2.07 olarak bulunmuştur. Farklı basınç değerleri için deneyler yapılmış ve en yüksek ürün verimi için en uygun çalışma basıncı 11.5 mbar olarak belirlenmiştir.

Plasma focus (PF) device, that is widely used to produce fusion reactions, is designed and constructed. The device, designed as Mather type, has maximal energy 3 kJ. Experiments have done with different pressures, voltages and electrode geometries in the constructed device for optimization of the plasma focus device. Deuterium-deuterium reactions are carried out. CR-39 plastic track detectors are used in order to diagnose the tracks of neutron and proton which are created after D-D reaction. The peak current is obtained as Ipeak=39 kA in experiments carried out at V=14 kV input voltage and P=11.5 mbar pressure with deuterium as operating gas. Total neutron yield is calculated as 3.3x105 neutrons per shot using CR-39 plastic track detectors. The scaling law between the reaction yield and current is obtained as . The anisotropy rate is determined as A=2.07 after the studies. Some experiments have done for several pressures and P=11.5 mbar is determined as the optimal pressure rate, which gives the highest particle yield.