Témakiírások
Folyékony hélium hűtőrendszerek kísérleti vizsgálata és modellezése
témakiírás címe
Folyékony hélium hűtőrendszerek kísérleti vizsgálata és modellezése
doktori iskola
témakiíró
tudományág
témakiírás leírása
a.) Előzmények:
A kriogén (alacsony hőmérsékletű) technikák egyre fontosabb szerepet játszanak a kutatásban és az iparban. Elég, ha csak a számos kísérleti fúziós reaktorra vagy orvosi MRI készülékekre gondolunk, melyek szupravezető tekercseinek hűtéséhez elengedhetetlen ezen technológia. Ide sorolhatjuk a kvantumszámítógépeket és számos más fizikai méréstechnikát is. Kriogén hőmérséklet elérése lehetséges zártláncú hűtővel, folyékony hélium párolgása révén és szuperkritikus hélium hőmérsékletváltozásával. Ezen rendszerek számára elengedhetetlen a kriogén folyadékok minél effektívebb és ezáltal gazdaságosabb felhasználása, azonban jelenleg nincs általános eljárás, ami a három módszer közötti döntést és a kezdeti méretezést segítené.
b.) A kutatás célja:
A kutatás célkitűzése különböző folyékony hélium hűtőrendszerek tervezése és megvizsgálása kísérleti úton, azok hatékonyságának értékelése alacsonyhőmérsékletű méréstechnika segítségével, illetve modellalkotás ezek általános méretezésére, elsősorban fúziós kísérleti berendezésekhez kapcsolódó kriogén alrendszerek számára.
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye:
1. Irodalmi áttekintés: kriogén technikák, hűtőrendszerek, alacsonyhőmérsékletű méréstechnika (időigény: kb. 12 hónap)
2. Modellalkotás (időigény: kb. 4 hónap)
3. Kísérleti terv készítése, hűtőrendszerek gépészeti tervezése és gyártása. Mérési összeállítás, adatgyűjtés tervezése és kivitelezése (időigény: kb. 12 hónap)
4. Kísérletek elvégzése és azok kiértékelése (időigény: kb. 6 hónap)
5. Modell validálás a kísérleti eredményekkel (időigény: kb. 2 hónap)
d.) A szükséges berendezések:
Kriogén infrastruktúra és eszközök, cseppfolyós hélium, számítógépes háttér, adatgyűjtő rendszer, amelyet a EK biztosít.
e.) Várható tudományos eredmények:
Kísérleti úton megvizsgált és kiértékelt kriogén hűtési eljárások a folyékony hélium és energiafelhasználás tekintetében. A validált numerikus modell révén az eljárások közötti döntést és kezdeti méretezést elősegítő számítógépes programcsomag.
f.) Irodalom (a témavezető a szerzők között!!)
1. E. Walcz, S. Zoletnik, S. Mészáros, J. Hakl, K. Vad, G. Gárdonyi, S. Jachmich, U. Kruezi, M. Lehnen, Development of a Shattered Pellet Injector Test Bench for the ITER DMS Support Laboratory, Fusion Engineering and Design, (megjelenés alatt)
2. Anda G, Dunai D, Krizsanoczi T, Nagy D, Otte M, Hegedus S, Vecsei M, Zoletnik S, Gardonyi G, W7-X TeamIPP, Measurement of edge plasma parameters at W7-X using alkali beam emission spectroscopy, Fusion Engineering and Design, 146 pp. 1814-1819, 6 p. (2019)
3. Gárdonyi, Gábor & Por, Gabor & Samu, Krisztián. (2019). An Enhanced Evaluation Method of Sequential Probability Ratio Test. Mathematical Problems in Engineering. 2019. 1-12. 10.1155/2019/4724507.
4. C. Budai, L. L. Kovács, J. Kövecses, G. Stépán: Combined effects of sampling and dry friction on position control, Nonlinear Dynamics 98(4): 3001-3007, 2019.
5. C. Budai, L. L. Kovács, J. Kövecses, G. Stépán: Effect of dry friction on vibrations of sampled-data mechatronic systems, Nonlinear Dynamics 88(1): 349-361, 2017.
A kriogén (alacsony hőmérsékletű) technikák egyre fontosabb szerepet játszanak a kutatásban és az iparban. Elég, ha csak a számos kísérleti fúziós reaktorra vagy orvosi MRI készülékekre gondolunk, melyek szupravezető tekercseinek hűtéséhez elengedhetetlen ezen technológia. Ide sorolhatjuk a kvantumszámítógépeket és számos más fizikai méréstechnikát is. Kriogén hőmérséklet elérése lehetséges zártláncú hűtővel, folyékony hélium párolgása révén és szuperkritikus hélium hőmérsékletváltozásával. Ezen rendszerek számára elengedhetetlen a kriogén folyadékok minél effektívebb és ezáltal gazdaságosabb felhasználása, azonban jelenleg nincs általános eljárás, ami a három módszer közötti döntést és a kezdeti méretezést segítené.
b.) A kutatás célja:
A kutatás célkitűzése különböző folyékony hélium hűtőrendszerek tervezése és megvizsgálása kísérleti úton, azok hatékonyságának értékelése alacsonyhőmérsékletű méréstechnika segítségével, illetve modellalkotás ezek általános méretezésére, elsősorban fúziós kísérleti berendezésekhez kapcsolódó kriogén alrendszerek számára.
c.) Az elvégzendő feladatok, azok fő elemei, időigénye:
1. Irodalmi áttekintés: kriogén technikák, hűtőrendszerek, alacsonyhőmérsékletű méréstechnika (időigény: kb. 12 hónap)
2. Modellalkotás (időigény: kb. 4 hónap)
3. Kísérleti terv készítése, hűtőrendszerek gépészeti tervezése és gyártása. Mérési összeállítás, adatgyűjtés tervezése és kivitelezése (időigény: kb. 12 hónap)
4. Kísérletek elvégzése és azok kiértékelése (időigény: kb. 6 hónap)
5. Modell validálás a kísérleti eredményekkel (időigény: kb. 2 hónap)
d.) A szükséges berendezések:
Kriogén infrastruktúra és eszközök, cseppfolyós hélium, számítógépes háttér, adatgyűjtő rendszer, amelyet a EK biztosít.
e.) Várható tudományos eredmények:
Kísérleti úton megvizsgált és kiértékelt kriogén hűtési eljárások a folyékony hélium és energiafelhasználás tekintetében. A validált numerikus modell révén az eljárások közötti döntést és kezdeti méretezést elősegítő számítógépes programcsomag.
f.) Irodalom (a témavezető a szerzők között!!)
1. E. Walcz, S. Zoletnik, S. Mészáros, J. Hakl, K. Vad, G. Gárdonyi, S. Jachmich, U. Kruezi, M. Lehnen, Development of a Shattered Pellet Injector Test Bench for the ITER DMS Support Laboratory, Fusion Engineering and Design, (megjelenés alatt)
2. Anda G, Dunai D, Krizsanoczi T, Nagy D, Otte M, Hegedus S, Vecsei M, Zoletnik S, Gardonyi G, W7-X TeamIPP, Measurement of edge plasma parameters at W7-X using alkali beam emission spectroscopy, Fusion Engineering and Design, 146 pp. 1814-1819, 6 p. (2019)
3. Gárdonyi, Gábor & Por, Gabor & Samu, Krisztián. (2019). An Enhanced Evaluation Method of Sequential Probability Ratio Test. Mathematical Problems in Engineering. 2019. 1-12. 10.1155/2019/4724507.
4. C. Budai, L. L. Kovács, J. Kövecses, G. Stépán: Combined effects of sampling and dry friction on position control, Nonlinear Dynamics 98(4): 3001-3007, 2019.
5. C. Budai, L. L. Kovács, J. Kövecses, G. Stépán: Effect of dry friction on vibrations of sampled-data mechatronic systems, Nonlinear Dynamics 88(1): 349-361, 2017.
felvehető hallgatók száma
1 fő
helyszín
Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék
jelentkezési határidő
2023-04-30