НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физико-технический факультет
Кафедра ЭФУ и У
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФТФ
________________ А. К. ДМИТРИЕВ
«_____»_________________ 2006 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
Техника плазменного эксперимента
ООП по направлению 010700 Физика
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ НГТУ
Курс 6 семестр 11
Лекции
Индивидуальные занятия 51
Самостоятельная работа 86
Экзамен:
Зачет: 11
Всего 137 часов.
Новосибирск, 2006
Рабочая программа составлена на основании Государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования
по направлению 010700 (510400) Физика
Регистрационный номер № 000 ен/бак, дата утверждения ГОС – 17.03.2000 г.
Шифр дисциплины в ГОС – СД.00
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ЭФУ и У
27 сентября 2006 года
Программу разработали:
д. ф.-м. н., профессор ___________
Заведующий кафедрой
д. ф.-м. н., профессор ___________
Ответственный за основную
образовательную программу: д. ф-м. н, проф.
1.Общая характеристика направления 010700 Физика
1.1 Направление 010700 Физика утверждено приказом Министерства образования Российской Федерации от 02. 03. 2000 № 000.
1.2 Степень выпускника - магистр физики.
Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки магистра физики по направлению 010700 Физика при очной форме обучения - 6 лет. Основная образовательная программа подготовки магистра состоит из программы подготовки бакалавра по соответствующему направлению (4 года) и специализированной подготовки магистра (2 года).
1.3 Квалификационная характеристика выпускника.
Деятельность магистра физики направлена на исследование и изучение структуры и свойств природы на различных уровнях ее организации от элементарных частиц до Вселенной, полей и явлений, лежащих в основе физики, на освоение новых методов исследований основных закономерностей природы.
Магистр физики подготовлен к деятельности, требующей углубленной
фундаментальной и профессиональной подготовки, в том числе к научно-
исследовательской работе, а при условии освоения дополнительной образовательной
программы педагогического профиля - к педагогической деятельности.
Виды профессиональной деятельности магистра:
• научно-исследовательская: экспериментальная, теоретическая и расчетная;
• педагогическая.
Магистр подготовлен к научно-исследовательской (экспериментальной, теоретической и расчетной) деятельности:
• научные исследования поставленных проблем;
• формулировка новых задач, возникающих в ходе научных исследований;
• разработка новых методов исследований;
• выбор необходимых методов исследования;
• освоение новых методов научных исследований;
• освоение новых теорий и моделей;
• обработка полученных результатов научных исследований на современном
уровне и их анализ;
• работа с научной литературой с использованием новых информационных
технологий, слежение за научной периодикой;
• написание и оформление научных статей;
• составление отчетов и докладов о научно-исследовательской работе, участие в
научных конференциях.
ВЫДЕРЖКИ ИЗ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
7. Требования к уровню подготовки магистра физики по направлению 010700 физика
7.1 Требования к профессиональной подготовленности магистра физики
7.1.1 Общие требования к уровню подготовки магистра физики определяются содержанием аналогичного раздела требований к уровню подготовки бакалавра физики и требованиями, обусловленными специализированной подготовкой магистра физики. Требования к уровню подготовки бакалавра физики изложены в
п. 7 государственного образовательного стандарта высшего профессионального
образования бакалавра физики по направлению 010700 Физика.
7.1.2 Требования, обусловленные специализированной подготовкой магистра физики, включают:
- владение навыками самостоятельной научно-исследовательской и научно-
педагогической деятельности, требующими широкого образования в
соответствующем направлении;
- умения:
- формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научно-исследовательской
и педагогической деятельности и требующие углубленных профессиональных знаний;
- выбирать необходимые методы исследования, модифицировать существующие и
разрабатывать новые методы исходя из задач конкретного исследования;
- обрабатывать полученные результаты, анализировать и осмысливать их с учетом
имеющихся литературных данных; вести библиографическую работу с привлечением
современных информационных технологий;
- представлять итоги проделанной работы в виде отчетов, рефератов, статей, оформленных в соответствии с имеющимися требованиями, с привлечением современных средств редактирования и печати.
Выпускник должен уметь решать задачи, соответствующие его степени, указанной в п. 1.2 настоящего государственного образовательного стандарта, которая с учетом итоговой государственной аттестации обеспечивает выполнение должностных обязанностей в соответствии с квалификационной характеристикой, изложенной в п.1.3.
Магистр физики должен знать и уметь использовать в объеме, предусмотренным настоящем стандартом, по общим гуманитарным и социально-экономическим, математическим, естественнонаучным и общепрофессиональным дисциплинам, дисциплинам специальностей и специализаций:
- основные учения в области гуманитарных и социально-экономических наук,
основные понятия, законы и модели механики, молекулярной физики, электричества и
магнетизма, оптики, атомной физики, физики атомного ядра и частиц, колебаний и
волн, квантовой механики, термодинамики и статистической физики, методы
теоретических и экспериментальных исследований в физике;
- современное состояние, теоретические работы и результаты экспериментов в
избранной области исследований, явления и методы исследований в объеме дисциплин
специализаций;
- фундаментальные явления и эффекты в области физики, экспериментальные,
теоретические и компьютерные методы исследований в этой области;
- математический анализ, теорию функций комплексной переменной,
аналитическую геометрию, векторный и тензорный анализ, дифференциальные и
интегральные уравнения, вариационное исчисление, теорию вероятностей и
математическую статистику;
- основные положения теории информации, принципы построения систем обработки и передачи информации, основы подхода к анализу информационных процессов, современные аппаратные и программные средства вычислительной техники, принципы организации информационных систем, современные информационные технологии;
- основы экологии и здоровья человека, структуру экосистем и биосферы,
взаимодействие человека и среды, экологические принципы охраны природы и
рационального природопользования.
7.1.3 Специальные требования.
Требования к подготовке магистранта по научно-исследовательской части программы специализированной подготовки, в основном, определяются вузом. Дополнительно рекомендуются требования, которые обеспечивают выпускнику возможность заниматься профессиональной деятельностью, отражающей содержание специализированной подготовки.
7.1.4 Требования, связанные с освоением дополнительной квалификации, изложены
в Государственном образовательном стандарте соответствующей квалификации.
2. Структура курса
1. Краткая история развития плазменного эксперимента. Особенности современного плазменного эксперимента. Ключевые термоядерные программы: тороидальные системы, открытые ловушки, лазерный и пучковый УТС. Крупнейшие современные термоядерные установки: JET, TFTR, JT-60, Т-15, ГАММА-10 и др., их краткая характеристика. Термоядерные установки будущего (ITER и др.).
2. Подготовка и планирование эксперимента, сооружение экспериментальной установки. Выбор задачи и физическое обоснование эксперимента. Выработка технических решений, проектирование установки. Организация производства, своевременный заказ уникального и дефицитного оборудования. Проектирование, сооружение и подготовка специальных помещений. Организация работы на крупной экспериментальной установке. Основные части плазменной установки.
3. Вакуумная техника. Краткие сведения о вакуумных условиях термоядерных установок, общие характеристики вакуумных систем. Средства откачки, типы вакуумных насосов. Насосы предварительного разрежения (форвакуумные насосы). Высоковакуумные насосы: пароструйные, турбомолекулярные, магниторазрядные, сорбционные, криогенные. Техника измерения и контроля вакуума. Течеискатели. Особенности конструкций вакуумных систем. Вакуумные материалы. Вакуумные камеры плазменных установок. Обезгаживание вакуумных поверхностей. Вакуумная гигиена.
4. Системы газонапуска. Механические (игольчатые) натекатели. Тепловые (палладиевые) натекатели. Импульсные газовые клапаны, их разновидности. Подача плазменного "топлива" инжекцией таблеток.
5. Системы создания плазмы. Ионизация газа разрядным током, электронными пучками. Источники и генераторы плазмы. Плазменные пушки.
6. Магнитные системы плазменных установок. Типы магнитных катушек, разновидности соленоидов. Особенности магнитных катушек на сильные и сверхсильные магнитные поля. Материалы для магнитных систем. Сверхпроводящие магнитные системы. Измерение и контроль магнитного поля.
7. Системы питания.
7.1 Емкостные накопители. Конденсаторы, их конструкции и основные характеристики. Большие конденсаторные батареи, их компоновка, ошиновка.
7.2 Индуктивные накопители, их достоинства. Конструктивные особенности индуктивных накопителей. Размыкатели для индуктивных накопителей. Сверхпроводящие накопители.
7.3 Системы коммутации: искровые и газовые разрядники, тиратроны, игнитроны, полупроводниковые коммутаторы на основе тиристоров. Разрядники с твердым и жидким диэлектриком. Поджиг разрядников с помощью лазеров и электронных пучков.
7.4 Зарядные устройства. Элементы высоковольтной и сильноточной техники, высоковольтные кабели, сильноточные фидеры, требования к электрической и механической прочности.
7.5 Мегавольтные генераторы импульсных напряжений, формирующие и передающие линии, обостряющие системы.
7.6 Инерционные накопители. Ударные генераторы с маховиками. Униполярные генераторы. Мощные генераторы переменного тока.
8. Средства нагрева плазмы, Джоулев нагрев током. Инжекторы мощных пучков нейтралов. Системы ВЧ и СВЧ нагрева. Генераторы мощных электронных и ионных пучков.
3. Литература
1. Сенченков физического эксперимента. М.: Энергоатомиздат, 1983.
2. Инженерные проблемы установок ТОКАМАК./ Под ред. . М.: Энергоатомиздат, 1986.
3. , Саксаганский электрофизических установок и комплексов. М.: Энергоатомиздат,1985.
4. Королев вакуумной техники. М.;Л.: Энергия: 1964.
5. , , Кузнецов вакуумной техники. М.: Энергоатомиздат, 1981,
6. Сверхвысокий вакуум. М.: Мир, 1966.
7. Димов затворы для импульсного напуска газа в вакуумные устройства. ПТЭ, №5, стр. 168, 1968
8. Арцимович термоядерные реакции. М,: Госиздат физ.-мат, лит., 1963.
9. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов. М.: Мир, 1971.
10. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М.: Мир,1972.
11. Сильные и сверхсильные магнитные поля и их применение. Под ред. Ф. Херлаха. М.: “Мир”, 1988.
12. Сверхпроводящие магниты. М.: “Мир”, 1985.
13. , , Вагин водородные тиратроны. М.: Сов. Радио, 1974.
14. Физика и техника мощных импульсных систем. Сб. статей под ред. . М.: Энергоатомиздат, 1987.
15. Кучинский импульсные конденсаторы. Л.: Энергия, 1973,
16. Импульсные системы большой мощности: сб. статей. Пер. с англ.; Под ред. . М.: Мир, 1981.
17. Сливков при высоком напряжении в вакууме. М.: Энергоатомиздат, 1986.
18. Накопление и коммутация энергии большой плотности: сб. статей. Под. ред. У. Бостика, В. Нарди, О. Цукера. М.: Мир, 1979.
19. Техника больших импульсных токов и магнитных полей: сб. статей. Под ред. B. Г. Комелькова. М.: Атомиздат, 1970.
20. и др. Высоковольтное испытательное оборудование и измерения. М.: Госэнергоиздат, 1960.
21. Комар ускорительной техники. М.: Атомиздат, 1977.
22. , , Кремнев наносекундных импульсов высокого напряжения. М.: Энергия, 1970.
23. Месяц мощных наносекундных импульсов. М.: Сов. радио, 1974.
24. , , Усов электронные пучки и их применение. М.: Атомиздат, 1977.
25. , Владимиров A. M., , Панасенков быстрых атомов водорода. М,: Энергоатомиздат,1981.
26. , , Семашко ионов и атомов для УТС и технологических целей. М.: Энергоатомиздат, 1986.
27. , Фёдоров методы нагрева плазмы в тороидальных термоядерных установках. М.; Энергоатомиздат, 1986. .
28. Введение в физику сильноточных пучков заряженных частиц, М.: Мир, 1984.
29. Волин помехи. М.: Радио, 1976.
30. , Финогенов физического эксперимента, M.: Энергоатомиздат, 1986.
31. Доклады III Всесоюзной конференции по инженерным проблемам термоядерных реакторов, Т.14 (Ленинград, 1984г.) М.: ЦНИИатоминформ, 1984.
32. Доклады IV Всесоюзной конференции по инженерным проблемам термоядерных реакторов, Т.14 (Ленинград, 1988 г.) М..ЦНИИатоминформ, 1988,
