home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.pasteur.org/FAQ/ / ftp-pasteur-org-FAQ.zip / FAQ / fusion-faq / glossary / a next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1999-11-12  |  20.6 KB

  1. Path: senator-bedfellow.mit.edu!faqserv
  2. From: Robert F. Heeter <rfheeter@princeton.edu>
  3. Newsgroups: sci.physics.fusion,sci.answers,news.answers
  4. Subject: Conventional Fusion FAQ Glossary Part 1/26 (A)
  5. Supersedes: <fusion-faq/glossary/a_934543711@rtfm.mit.edu>
  6. Followup-To: sci.physics.fusion
  7. Date: 11 Nov 1999 12:24:46 GMT
  8. Organization: Princeton University
  9. Lines: 456
  10. Approved: news-answers-request@MIT.EDU
  11. Distribution: world
  12. Expires: 23 Feb 2000 12:24:17 GMT
  13. Message-ID: <fusion-faq/glossary/a_942323057@rtfm.mit.edu>
  14. References: <fusion-faq/glossary/intro_942323057@rtfm.mit.edu>
  15. Reply-To: rfheeter@pppl.gov
  16. NNTP-Posting-Host: penguin-lust.mit.edu
  17. Summary: Fusion energy represents a promising alternative to
  18.          fossil fuels and nuclear fission for world energy
  19.          production. This FUT is a compendium of Frequently Used
  20.          Terms in plasma physics and fusion energy research.  Refer
  21.          to the FAQ on Conventional Fusion for more detailed info
  22.          about topics in fusion research.  This FUT does NOT
  23.          discuss unconventional forms of fusion (like Cold Fusion).
  24. X-Last-Updated: 1995/02/05
  25. Originator: faqserv@penguin-lust.MIT.EDU
  26. Xref: senator-bedfellow.mit.edu sci.physics.fusion:44249 sci.answers:10846 news.answers:170832
  27.  
  28. Archive-name: fusion-faq/glossary/a
  29. Last-modified: 4-Feb-1995
  30. Posting-frequency: More-or-less-monthly
  31. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should
  32.      be useful to many people, and I encourage you to distribute
  33.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  34.  
  35. ===============================================================
  36. Glossary Part 1:  Terms beginning with "A"
  37.  
  38. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH
  39. AND PLASMA PHYSICS
  40.  
  41. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  42.  
  43. Guide to Categories:
  44.  
  45. * = vocabulary specific to plasma/fusion/energy research
  46. & = basic/general physics vocabulary
  47. > = device type or machine name
  48. # = name of a constant or variable
  49. ! = scientists
  50. @ = acronym
  51. % = labs & political organizations
  52. $ = unit of measurement
  53.  
  54. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  55. ==================================================================
  56.  
  57. AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
  58.  
  59. # A: symbol used to indicate either area or magnetic
  60. vector potential.
  61.  
  62. $ A: abbreviation for Amperes; see entry.
  63.  
  64. @ AAPT: American Assocation of Physics Teachers; see entry
  65.  
  66. @ AC: Alternating Current; see entry.
  67.  
  68. @ ACT-I: Advanced Concepts Torus I; see entry.
  69.  
  70. @ AEC: (US) Atomic Energy Commission; see entry
  71.  
  72. @ AIC: Alfven Ion Cyclotron Instability; see entry
  73.  
  74. @ AIP:  American Institute of Physics; see entry
  75.  
  76. @ AJP:  American Journal of Physics; see entry
  77.  
  78. @ ALEX:  (see entry "ALEX" below)
  79.  
  80. @ AMBAL:  (see entry "AMBAL" below)
  81.  
  82. @ ANL: Argonne National Laboratory; see entry
  83.  
  84. @ ANS:  American Nuclear Society; see entry
  85.  
  86. @ APS:  American Physical Society; see entry
  87.  
  88. @ APS-DPP:  American Physical Society - Division of Plasma
  89. Physics; see entry.
  90.  
  91. # Ar:  Chemical symbol for the element Argon
  92.  
  93. @ ARIES: Advanced Reactor Innovative Engineering Study (?)
  94.            See Entry under ARIES
  95.  
  96. @ ASDEX: Axially Symmetric Divertor EXperiment; see entry
  97.  
  98. @ ASDEX-U: ASDEX-Upgrade; see entry for ASDEX.
  99.  
  100. @ ASME:  American Society of Mechanical Engineers
  101.  
  102. @ ATF:  Advanced Toroidal Facility; see entry.
  103.  
  104. * Absolute Instabilities: A class of plasma instabilities
  105. growing exponentially with time at a point in space, in
  106. contrast to convective instabilities (see entry).
  107.  
  108. * Absorption: In plasma physics, the loss of (electromagnetic)
  109. energy to a medium.  For instance, an electromagnetic wave
  110. which propagates through a plasma will set the electrons
  111. into motion.  If the electrons make collisions with other
  112. particles, they will absorb net energy from the wave.
  113.  
  114. * Absorption Coefficient: Measures the degree of wave
  115. absorption (see Absorption above); defined as the fraction
  116. of wave energy lost as the wave travels a unit distance.
  117.  
  118. & Activation: Activation occurs when a particle interacts
  119. with an atomic nucleus, shifting the nucleus into an
  120. unstable state, and causing it to become radioactive.
  121. In fusion research, where deuterium-tritium is a common
  122. fuel mixture, the neutron released when (D + T) combine
  123. to form (4He + n) can activate the reactor structure.
  124. Sometimes called "radioactivation."  See also activation
  125. product, activation analysis.
  126.  
  127. & Activation Analysis: Method for identifying and measuring
  128. chemical elements in a sample of material.  Sample is first
  129. made radioactive by bombardment with neutrons, charged
  130. particles, or gamma rays.  Newly formed radioactive atoms
  131. in the sample then give off characteristic radiations
  132. (such as gamma rays) that tell what kinds of atoms are
  133. present, and how many.
  134.  
  135. * Activation Product: The unstable nucleus formed when
  136. activation occurs.  (See activation above.)
  137.  
  138. & Adiabatic:  Not involving an exchange of heat between the
  139. system said to be adiabatic and the rest of the universe.
  140.  
  141. & Adiabatic Compression:  Compression (of a gas, plasma, etc.)
  142. not accompanied by gain or loss of heat from outside the system.
  143. For a plasma in a magnetic field, a compression slow enough that
  144. the magnetic moment (and other adiabatic invariants - see entry)
  145. of the plasma particles may be taken as constant.
  146.  
  147. * Adiabatic Invariant:  Characteristic parameters which do not
  148. change as a physical system slowly evolves; the most commonly
  149. used one in plasma physics is the magnetic moment of a charged
  150. particle spiraling around a magnetic field line.
  151.  
  152. * Aftercooling:  Cooling of a reactor after it has been
  153. shut down.
  154.  
  155. * Afterglow:  Recombination radiation emitted from a cooling
  156. plasma when the source of ionization (heating, etc) is removed.
  157. (See entry for recombination radiation.)
  158.  
  159. * Advanced Fuels:  There are several elements/isotopes which
  160. could be fused together, besides the DT fuel mixture.  Many such
  161. fuel combinations would have various advantages over DT, but
  162. it is generally more difficult to achieve fusion with these
  163. advanced fuels than with the DT mix.  See fuels section of FAQ
  164. for discussion.
  165.  
  166. > Advanced Concepts Torus I: (ACT-I)  A steady-state toroidal
  167. device built primarily for studies of RF heating (see entry)
  168. and RF current drive (see entry).  Operated at PPPL but shut
  169. down several years ago.
  170.  
  171. > Advanced Toroidal Facility: (ATF) A large stellarator device
  172. developed at Oak Ridge National Lab (ORNL), but recently mothballed.
  173. See Section 5 for more information.
  174.  
  175. > Alcator: Name given to a set of tokamaks designed and built at MIT;
  176. these machines are distinguished by high magnetic fields with
  177. relatively small diameters.  The high magnetic field helps create
  178. plasmas with relatively high current and particle densities.
  179. The current incarnation is Alcator C-mod, and is described further
  180. in Section 5.  Alcator C was donated to LLNL for use as the
  181. Microwave Tokamak eXperiment (MTX), now shut down.
  182.  
  183. > Alcator A:  First of the Alcator series of tokamaks at MIT;
  184. was operational from 1969 to 1982.
  185.  
  186. > Alcator C:  Commissioned in 1978; used extensively to study
  187. plasma confinement under strong ohmic heating (see entries).
  188. Also studied high-density plasmas and used frozen fuel pellet
  189. injection.  Set record values of Lawson product (density
  190. times confinement time; see entries) of 8 x 10^19 m^3-seconds.
  191. Was donated to Livermore (LLNL; see entry) for use as the
  192. Microwave Tokamak eXperiment (MTX: see entry), now shut down.
  193.  
  194. > Alcator C-mod:  Successor to Alcator C; actually a completely
  195. new device.  Currently operational; described in more detail in
  196. Section 5.
  197.  
  198. > Alcator DCT:  Proposed fully-superconducting extension of
  199. the Alcator series; never built.
  200.  
  201. * Alcator Scaling:  A proposed empirical law in which the
  202. energy confinement time is proportional to the product
  203. of the average density and the square of the plasma radius
  204. (see relevant entries).
  205.  
  206. > ALEX:  A single-cell, minimum-B magnetic mirror system
  207. (see entries) in which the magnetic field was generated by a
  208. baseball coil (see entry) wound on a 60 cm sphere.  Formerly
  209. operated at the Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, New York.
  210.  
  211. * Alfven Ion Cyclotron instability: (AIC)  An electromagnetic
  212. microinstability near the ion cyclotron frequency; driven by
  213. the ion loss cone in a mirror device.  (See relevant entries.)
  214.  
  215. * Alfven velocity:  Phase velocity of the Alfven wave;
  216. equal to the speed of light divided by the square root
  217. of (1 plus the ratio of the plasma frequency to the cyclotron
  218. frequency for a given species).  i.e.,
  219.  
  220.      Va = c / SQRT(1 + plasma freq. / cyclotron freq.)
  221.  
  222. (As defined in Stix, _Waves in Plasmas_, 2nd ed. 1992, p. 31)
  223.  
  224. * Alfven waves: Transverse electromagnetic waves that are
  225. propagated along lines of magnetic force in a plasma.  The waves
  226. have frequency significantly less than the ion cyclotron frequency,
  227. and are characterized by the fact that the field lines oscillate
  228. (wiggle) with the plasma.  The propagation velocity depends on the
  229. particle density and the strength of the magnetic field.  "[Relatively]
  230. Low frequency ion oscillation in the presence of an equilibrium
  231. magnetic field.  Also called the transverse hydromagnetic wave along Bo.
  232. The torsional Alfven wave in cylindrical geometry was first measured
  233. in liquid mercury by B. Lehnert.  Alfven waves were first generated
  234. and detected in plasma by Allen, Baker, Pyle, and Wilcox in Berkeley
  235. and by Jephcott in England in 1959."  (quoting from Chen's book;
  236. see bibliography) - Albert Chou
  237.  
  238. ! Alfven, Hannes Olof:  Nobel Prize-Winning Plasma Physicist
  239. and Astronomer who first suggested the possibility of MHD waves
  240. in 1942.
  241.  
  242. * Alpha Channeling:  Term for an idea (so far theoretical)
  243. in magnetic confinement fusion; the idea is that plasma
  244. waves can be used to control the alpha particles produced
  245. in a fusion reactor, to transfer their energy directly to fuel
  246. ions, and to help push them out of the plasma.  This could
  247. potentially help to substantially improve the power output
  248. capabilities of fusion plasmas.
  249.  
  250. * Alpha emission:  Form of nuclear decay where the nucleus
  251. emits an alpha particle (see entry below).
  252.  
  253. * Alpha particle:  The nucleus of a Helium-4 atom; is a
  254. typical product of fusion reactions; also released
  255. in various nuclear decay processes.  Alpha particles readily
  256. grab electrons from other sources, becoming neutral helium;
  257. even energetic alpha particles are easily stopped by thin
  258. barriers (sheets of paper, dead layers of skin, etc.), so that
  259. as a radiological hazard alpha particles are only dangerous if
  260. they are generated inside one's body (where the skin cannot
  261. protect tissue from damage).  Alpha particles are common
  262. products in fusion reactions between light elements.
  263.  
  264. & Alternating Current: (AC) Electrical Current (see entry) which
  265. alternates in direction with time.  (For instance, household
  266. electric current is AC alternating at 60 oscillations/sec
  267. (60 Hertz) in the United States, and 50 Hertz in many other
  268. countries.)
  269.  
  270. > AMBAL:  An ambipolar trap (tandem mirror) located at
  271. Novosibirsk in Russia.  (Any additional information would
  272. be welcome.)
  273.  
  274. * Ambipolar Diffusion:  Diffusion process in which buildup
  275. of spatial charge creates electric fields which cause
  276. electrons and ions to leave the plasma at the same rate.
  277. (Such electric fields are self-generated by the plasma
  278. and act to preserve charge neutrality.)
  279.  
  280. % American Association for the Advancement of Science: (AAAS)
  281. Organization dedicated to promoting science research and
  282. education in the United States.  Publishers of _Science_.
  283.  
  284. % American Association of Physics Teachers: (AAPT)  Professional
  285. society of physics teachers in the United States.  Organizes
  286. conferences on physics education.  Publishers of _American
  287. Journal of Physics_ (AJP)
  288.  
  289. % American Institute of Physics: (AIP)  Organization dedicated
  290. to promoting physics research and the dissemination of physics
  291. knowledge; publishers of many physics books.
  292.  
  293. % American Nuclear Society: (ANS)  Professional society of nuclear
  294. scientists in the United States.
  295.  
  296. % American Physical Society: (APS)  Professional society of physicists
  297. in the United States.  Organizes major conferences and publishes
  298. many peer-reviewed journals.
  299.  
  300. % American Physical Society - Division of Plasma Physics: (APS-DPP)
  301. Branch of the APS for plasma physicists, including fusion scientists.
  302. The Annual Meeting of the APS-DPP is the largest plasma physics
  303. conference in the United States.
  304.  
  305. $ Ampere, kiloampere, megampere:  (from Herman) The standard
  306. unit for measuring the strength of an electric current
  307. representing a flow of one coulomb of electricity per second.
  308. 1 kiloampere = 1000 amperes; 1 megampere = 1,000,000 amperes.
  309. Common abbreviations:  A, amps, kiloamps, megamps, kA, MA
  310.  
  311. ! Ampere, Andre-Marie (1775-1836):  French physicist responsible
  312. for much of what is known about the fundamentals of electromagnetism.
  313.  
  314. & Ampere's Law:  General equation in electromagnetism relating
  315. the magnetic field and the currents generating it.
  316.  
  317. * Aneutronic Fuels:  Advanced fusion fuels which would not
  318. produce fusion neutrons.  See fuels section of FAQ for discussion.
  319.  
  320. $ Angstrom:  A unit of distance equal to 10^-10 meters or 10^-8 cm.
  321.  
  322. & Angular Momentum:  Momentum involved in the rotation of a body
  323. about an axis; conserved like ordinary momentum (see momentum).
  324. Angular momentum is defined as the cross product of ordinary momentum
  325. with the position vector running from the axis of rotation to the
  326. body whose angular momentum is being determined.  Torque is the
  327. rate of change of angular momentum with time.  (see also torque)
  328.  
  329. & Anisotropy:  Term used to describe a medium whose characteristic
  330. properties vary in with direction of travel through the medium.
  331. (e.g., velocity of light transmission, conductivity of heat or
  332. electric current, compressibility, etc.)
  333.  
  334. * Anomalous Diffusion:  Diffusion in most plasma devices,
  335. particularly tokamaks, is higher than what one would predict from
  336. understood causes.  The observed, "typical" diffusion is referred to
  337. as "anomalous" because it has not yet been explained.  Anomalous
  338. diffusion includes all diffusion which is not due to collisions
  339. and geometric effects.  While such effects were not understood
  340. when the term was coined, and most still aren't, diffusion due
  341. to well-understood wave phenomena is still 'anomalous'.  "Classical"
  342. diffusion and "Neo-classical" diffusion are the two well-understood
  343. diffusion theories, neither is adequate to fully explain the observed
  344. "anomalous" diffusion.  See also:  entries for classical and
  345. neoclassical diffusion.  (Acknowledgements to Philip Snyder)
  346.  
  347. * Antares:  Laser-target irradiation system (i.e., laser fusion
  348. research device) at Los Alamos National Lab; was operational in
  349. 1982.  (The author would welcome current information.)
  350.  
  351. & Aperture:  The opening in an optical system which restricts the
  352. size of the bundle of rays incident on a given surface.  (Usually
  353. circular and specified by diameter.)
  354.  
  355. * Applied-B Diode:  An ion diode with an applied magnetic field
  356. to prevent electrons flowing from cathode to anode.  The applied
  357. magnetic field also regularizes the electron swarm to reduce
  358. beam divergence.
  359.  
  360. * Arc:  A type of electrical discharge between two electrodes;
  361. characterized by high current density.  Similar in meaning
  362. to "spark" in common language.
  363.  
  364. % Argonne National Laboratory:  One of the U.S. Department of Energy
  365. basic-research Laboratories, located in Illinois... (need more info!)
  366.  
  367. > Argus:  Two-beam, 5-terawatt Nd-glass laser system used at Livermore
  368. (LLNL) for inertial-confinement fusion research from 1976 to 1981.
  369.  
  370. * ARIES: Set of four fusion reactor design studies which investigated
  371. the safety, economic, and environmental implications of various
  372. advances in fusion reactor science and technology.
  373.  
  374. * Ash:  Fusion reaction products trapped in a plasma.  Ash is
  375. bad because (a) it generally radiates more strongly than the fuel
  376. ions, and thus reduces energy confinement, and (b) it creates
  377. additional plasma pressure and/or reduces pressure available for fuel
  378. ions. (due to beta limits, see beta)  Controlling ash is a major
  379. area of fusion research.  Ideally one would be able to extract
  380. the ash ions after diverting an appropriate fraction of their
  381. energy to heating the fuel ions, and then convert the remaining ash
  382. energy to electricity.  Current research involves using RF waves to
  383. transfer energy from ash ions to fuel ions, and to push the ash into
  384. the scrape-off layer, where it can be collected via divertors.
  385. (See also scrape-off layer, divertors)
  386.  
  387. * Ash control - see ash, divertors.
  388.  
  389. * Ash removal - see ash, divertors.
  390.  
  391. * Aspect Ratio:  In toroidal geometry, the ratio of
  392. the major diameter (total width of the torus) to the
  393. minor diameter (width of a slice taken through one side
  394. of the ring).  (This would be much better with a picture!)
  395.  
  396. In inertial-confinement fusion, aspect ratio refers to
  397. the ratio of a fuel pellet's radius to its wall thickness.
  398.  
  399. & Atom:  (from Herman)  The smallest unit of an element that
  400. retains the characteristics of that element.  At the center
  401. of the atom is the nucleus, made up of neutrons and protons,
  402. around which the electrons orbit.  Atoms of ordinary hydrogen,
  403. the lightest element, consists of a nucleus of one proton
  404. orbited by one electron.  (Note:  distinct from a molecule,
  405. which is the smallest unit of a substance which retains the
  406. characteristics of that substance.  It takes far less
  407. energy to break apart a stable molecule into its constituent
  408. atoms than to divide a stable atom into two smaller atoms.)
  409. Note that in solids, atoms are typically two angstroms
  410. (2 x 10^-10 meters) apart; in air the gas molecules are about
  411. 30 angstroms apart.  A drop of water has on the order
  412. of 10^21 atoms in it.  Atoms are generally electrical neutral;
  413. when an atom acquires an electrical charge (by gaining or
  414. losing electrons) it is usually called an ion.
  415.  
  416. & Atomic Bomb, A-Bomb:  (from Herman) A weapon with a large
  417. explosive power due to the sudden release of energy when the
  418. nuclei of heavy atoms such as plutonium-239 or uranium-235
  419. are split.  This fission is brought about by the bombardment
  420. of the fuel with neutrons, setting off a chain reaction.
  421. The bomb releases shock, blast, heat, light, and lethal
  422. radiation.  The world's first atomic bomb was successfully
  423. tested by the United States on July 16, 1945.
  424.  
  425. % Atomic Energy Commission: United States governmental
  426. authority for atomic energy; split into ERDA and NRC in 1975.
  427. (may not be 100% correct)
  428.  
  429. & Atomic Mass:  Mass of an atom relative to 1/12th the mass
  430. of a carbon atom.  Approximately equal to the sum of the
  431. number of protons and neutrons in the nucleus of the atom.
  432.  
  433. & Atomic Number (Z):  The number of protons in a nucleus; same
  434. as the number of electrons in a neutral atom; determines the
  435. position of an element in the periodic table, and hence its
  436. chemical properties (see also isotope).
  437.  
  438. * Atomic Temperature:  The temperature corresponding to the mean
  439. kinetic energy of the neutral atoms in a plasma.  (If there were
  440. no ions or electrons, the atomic temperature would be what we
  441. normally think of as the temperature of a gas, such as the air.)
  442.  
  443. * Auger effect:  Transition of an electron in an atom from a
  444. discrete electronic level to an ionized continuous
  445. level with the same energy; also known as autoionization.
  446.  
  447. & Avogadro's number: N = 6.02497 x 10^23.  Number of particles
  448. in a mole of a substance.  Coefficient relating Boltzmann's
  449. constant to the ideal gas constant. This is the number of
  450. atoms per gram-atom.  See also: mole
  451.  
  452. > Axially Symmetric Divertor EXperiment (from Herman)
  453. (ASDEX, Asdex: Garching, Germany)  A large tokamak designed
  454. for the study of impurities and their control by a magnetic
  455. divertor.  The H mode or high mode of operation with neutral
  456. beam injection was first observed on ASDEX.
  457.  
  458. > Axially Symmetric Divertor EXperiment (ASDEX, Asdex):  "The original
  459. ASDEX, located in Garching, Germany and decommisioned in 1990(?),
  460. would qualify today as a medium-sized tokamak. It was designed for
  461. the study of impurities and their control by a magnetic divertor.
  462. The H mode or high mode of operation with neutral beam injection was
  463. first observed on ASDEX.  Its successor ASDEX-Upgrade (a completely
  464. new machine, not really an "upgrade") is larger and more flexible.
  465. It is the first tokamak whose toroidal and poloidal field coils are
  466. not linked, which will be a necessary design factor in a reactor.
  467. It will achieve parameters at the edge which are very similar to
  468. those needed for a power reactor." - Arthur Carlson
  469.  
  470. * Azimuth:  An angle measured clockwise relative to some
  471. reference point on a circle (e.g., "south" or "north").
  472.  
  473. * Azimuthal: Generally an angle, measured "around" an object.
  474. In spherical geometries, the angle which is *not* the "polar angle".
  475. On the earth, one incarnation of the azimuthal angle is the longitude
  476. of a location relative to the prime meridian through Greenwich,
  477. England.  In toroidal geometries, the longitude idea still applies,
  478. but the other angle is the "poloidal" angle, not the "polar" angle.
  479. The azimuthal direction is the "long way" around a torus.
  480. See also: poloidal.
  481.  
  482.  
  483.  
  484.