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Internet Message Format  |  1999-11-12  |  18.6 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 3/26 (C)
  5. Supersedes: <fusion-faq/glossary/c_934543711@rtfm.mit.edu>
  6. Followup-To: sci.physics.fusion
  7. Date: 11 Nov 1999 12:24:53 GMT
  8. Organization: Princeton University
  9. Lines: 418
  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/c_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:44251 sci.answers:10848 news.answers:170834
  27.  
  28. Archive-name: fusion-faq/glossary/c
  29. Last-modified: 4-Feb-1995
  30. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  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 3:  Terms beginning with "C"
  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. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  46. & = basic 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. CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
  58.  
  59. # c: Speed of light; 3.0x10E+8 meters/second or 3.0x10E+10 cm/sec
  60.  
  61. @ CAMAC: Computer Automated Measurement and Control
  62.  
  63. @ CANDU: CAnadian Deuterium-Uranium class of fission reactor;
  64. see entry
  65.  
  66. > CASCADE:  See entry (not an acronym as far as I know).
  67.  
  68. @ CCD: Charge Coupled Device
  69.  
  70. @ CGS: Centimeters, Grams, Seconds; see CGS Units
  71.  
  72. @ CGS Units: see entry below; see also CGS above.
  73.  
  74. @ CFFTP:  Canadian Fusion Fuels Technology Project; see entry.
  75.  
  76. @ CIT: Compact Ignition Tokamak; see entry
  77.  
  78. @ COE: Cost of Electricity
  79.  
  80. @ CT: Compact Torus; see entry
  81.  
  82. @ CTX Facility:  Compact Toroid Experimental facility; see entry.
  83.  
  84. @ cw:  Continuous Wave (distinct from pulsed).
  85.  
  86. @ CY: Calendar Year (as opposed to Fiscal Year, FY)
  87.  
  88. $ cm: centimeters; unit of distance.  See also centi-
  89.  
  90. * C-Coil:  C-shaped magnet coil
  91.  
  92. * Calorimeter:  In conventional fusion research, this name
  93. refers to any device used to measure power or energy in
  94. a laser or particle beam.  (e.g., for ICF or neutral beam
  95. heating or a magnetically-confined plasma.)
  96.  
  97. * Canadian Deuterium-Uranium Fission Reactor:  Nuclear fission
  98. reactor type developed in, and prominent in, Canada; characterized
  99. by use of heavy water (deuterium instead of hydrogen, D2O) as
  100. moderator and coolant.  Neutrons absorbed by the deuterium create
  101. a source of marketable tritium.
  102.  
  103. * Canadian Fusion Fuels Technology Project:  Fusion power
  104. development project, jointly funded by the National Research
  105. Council of Canada, the Province of Ontario, and Ontario
  106. Hydro (energy company and project manager), to develop
  107. and internationally apply technologies related to management
  108. of fusion fuels.  (Any current info, anyone?)
  109.  
  110. & Carbon: (C)  Sixth element (Z=5) in the periodic table; has
  111. 6 protons; often described as the basis of life on earth because
  112. of its chemical properties; has potential for use with silicon
  113. as a low-activation structural material for fusion reactors,
  114. in the form silicon carbide.  (See relevant parts of FAQ
  115. section 2.)  Also useful as a neutron moderator.  See also
  116. low-activation materials.
  117.  
  118. & Carnot Efficiency:  maximum possible efficiency for conversion
  119. of thermal energy to useful work (such as electrical energy),
  120. as determined by the laws of thermodynamics.  The Carnot efficiency
  121. (eta) for conversion of thermal to electric energy (e.g., the upper
  122. limit on efficiency of a steam turbine) is given by
  123. (eta) = [ (T-hot) - (T-cold) ] / (T-hot).  That is, one gets the
  124. efficiency from the values of the input and output temperatures
  125. (measured in Kelvin).
  126.  
  127. & Capacitor:  device used to store electrical energy by accumulating
  128. charges on nearby conductors.  Energy may be stored and withdrawn
  129. at varying rates.  Used in short-pulse plasma devices where only
  130. a moderate amount of energy is needed.
  131.  
  132. * Capacity Factor:  Index (typically in percent) indicating the
  133. average power supplied by an energy plant, relative to its
  134. maximum rated capacity.
  135.  
  136. * Capital:  Economic term for wealth of a permanent nature, rather
  137. than that which is consumed; includes money and other financial
  138. goods, plant & equipment, etc. (I'm not an economist - anyone
  139. know any better?)
  140.  
  141. > CASCADE:  An inertial-fusion energy conversion concept where
  142. a flowing, replenished layer of ceramic granules (in a rotating
  143. chamber) protects the chamber wall from the fusion environment
  144. while absorbing neutrons, breeding tritium fuel, and serving as
  145. the high-temperature heat exchange fluid.
  146.  
  147. & Celsius: Temperature scale where zero degrees corresponds to the
  148. freezing point of water (32 Fahrenheit) and 100 degrees corresponds
  149. to the boiling point (212 Fahrenheit).  Zero celsius = 273.16 Kelvin.
  150.  
  151. * Centering Force:  Term for the mutual attraction
  152. between the parallel currents in the inboard leg of the toroidal
  153. field coils in a toroidal magnetic fusion system (e.g., a tokamak).
  154. The portion of the coil running "through the doughnut hole" is
  155. attracted towards the center of the hole.
  156.  
  157. & Centi-:  metric prefix indicating 1/100th of a given unit.
  158. e.g., one centimeter is 1/100th of a meter.
  159.  
  160. & Centigrade: see Celsius
  161.  
  162. & CGS Units:  System of measurement where the fundamental units
  163. are centimeters, grams, and seconds.
  164.  
  165. & Chain Reaction: (from Herman) A self-sustaining series of
  166. chemical or nuclear reactions in which the products of the
  167. reaction contribute directly to the propagation of the process.
  168.  
  169. * Channel Transport:  In inertial fusion research using light
  170. ion drivers, describes the use of current-carrying plasma
  171. channels (which are magnetically confined to the channel) to
  172. transport electron or ion beams between the ion diode and the
  173. fusion target.  This allows the ion source to stand back from
  174. the target.
  175.  
  176. & Charge Density:  See density, and apply to electrical charge.
  177.  
  178. & Charge, Electrical:
  179.      As a noun:  A fundamental physical attribute of a
  180. particle, which characterizes the particle's electromagnetic
  181. interaction with other particles and with electric and magnetic
  182. fields.  (See also particle, field)
  183.  
  184.      As a verb:  Storing energy in a battery or electric capacitor by
  185. running a current through it; opposite of discharge.  (It is possible
  186. to charge most capacitors in either direction, but batteries charge
  187. one way, and discharge the other.)
  188.  
  189. * Charge Exchange:  Phenomenon in which an ion colliding with
  190. a molecule (or an atom) neutralizes itself by capturing an electron
  191. from the molecule/atom, and transforming the molecule/atom into a
  192. positive radical/ion.
  193.  
  194. * Charge Transfer:  see charge exchange
  195.  
  196. * Charged Particle:  a particle which carries a positive or
  197. negative electrical charge.  In plasma physics, this typically
  198. means an ionized atom or molecule, or an electron.
  199.  
  200. * China Syndrome:  American jargon/slang for a nuclear fission
  201. meltdown accident (see meltdown) in which the molten nuclear core
  202. heats and melts the ground beneath it, thus sinking into the
  203. earth, and heading towards China (which is roughly on the opposite
  204. side of the globe).
  205.  
  206. * Classical Confinement:  Plasma confinement in which energy transfer is
  207. via classical diffusion; best possible case for magnetically
  208. confined plasmas.  See entry for classical diffusion below.
  209.  
  210. * Classical Diffusion:  In plasma physics, diffusion due solely
  211. to scattering (collisions) of charged particles (with unlike
  212. charges) via electrical ("Coulomb") interactions.  (See also diffusion.)
  213.  
  214. * Coherent Radiation:  Any form of radiation in which the phase
  215. relationship between sections of the wave at different locations is
  216. not random (or incoherent!).  Typical example is a laser beam, in
  217. which the phase is more or less uniform across the beam, and changes
  218. along the beam in accordance with the wavelength.  Radiation in
  219. which the photons tend to "agree" with one another, rather than
  220. being randomly distributed.
  221.  
  222. * Cold Plasma Model:  Model of a plasma in which the temperature is
  223. neglected with respect to the effects of interest.
  224.  
  225. * Collision:  Refers to the close approach of two or more
  226. particles, photons, atoms, nuclei, etc, during which such quantities
  227. as energy, momentum, and charge may be altered.  More-or-less
  228. synonymous with "scattering," except in scattering one generally
  229. thinks of one of the particles as being at rest, and the other
  230. colliding particles "scatter" from their initial direction of
  231. motion due to the collision.
  232.  
  233. & Collision Cross-Section:  Effective surface area of a particle
  234. when it collides with another; describes probability of collisions
  235. between the two particles.
  236.  
  237. * Collisionless Plasma Model:  Model of a plasma in which the density
  238. is so low, or the temperature so high, that close binary (two-body)
  239. collisions have practically no significance (on certain timescales)
  240. because the time scales of interest are smaller than the
  241. collision time.  Yields valid physical results for timescales
  242. much shorter than the average collision time in a real plasma.
  243.  
  244. & Collision Time:  Typical time which passes between the time
  245. a particle collides, and when it collides again.  Inverse of the
  246. collision frequency; equal to the mean free path divided by the
  247. particle's velocity.  The collision time decreases with increasing
  248. density, and increases with increasing temperature.
  249.  
  250. > Compact Ignition Tokamak (CIT): Proposed U.S. successor to TFTR;
  251. never funded.  See also, BPX, TPX.
  252.  
  253. > Compact Torus:  Any of a series of axially symmetric fusion
  254. configurations having closed flux surfaces (like a tokamak, not
  255. like a mirror machine), but having no material objects piercing
  256. the core (as do the toroidal field coils of a tokamak).  These
  257. devices have an inherently low aspect ratio, approximately unity.
  258. The most successful variants are the spheromak and the Field
  259. Reversed Configuration.  See also: low aspect ratio, spheromak,
  260. field-reversed configuration. (Arthur Carlson,
  261. awc@ipp-garching.mpg.de)
  262.  
  263. > CTX Facility (Compact Toroid Experimental facility):
  264. Los Alamos facility to investigate plasma physics of compact
  265. toroids.  (No longer in operation?)
  266.  
  267. * Compression Waves:  Also known as density waves (I think!);
  268. waves where the quantity which oscillates is the density of the
  269. medium, that is the medium at a given point alternately
  270. compresses and expands.  Low-amplitude compression waves in
  271. air or water are commonly known as sound waves; shock waves
  272. are a high-amplitude form.  See also waves.
  273.  
  274. & Conductivity:  Degree to which a substance transmits (conducts)
  275. a given physical property, such as heat or electricity.
  276. See electrical conductivity, thermal conductivity.
  277.  
  278. * Confinement, Classical:  See classical confinement.
  279.  
  280. * Confinement, Electrostatic:  See electrostatic confinement.
  281.  
  282. * Confinement, Inertial:  See inertial confinement.
  283.  
  284. * Confinement, Magnetic:  See magnetic confinement.
  285.  
  286. * Confinement Time:  There are several types.  The general
  287. definition is that tau = [total]/[loss per unit time];
  288. hence Tau_E = [total energy]/[energy loss per unit time].
  289.  
  290. Tau_[E, N, ...] is the amount of time the plasma is contained
  291. by magnetic fields before its [energy (E), particles (N or P)]
  292. leak / dissipate away.  The different types are, in general,
  293. similar but not equal.
  294. (Note note note:  Tau_E is NOT electron confinement time!)
  295.  
  296.  
  297. > Constance:  Small mirror devices; formerly operated at MIT.
  298.  
  299. * Containment Vessel:  Gas-tight shell or other enclosure
  300. around a fusion (or fission) reactor, to prevent accidental
  301. leakage of radioactive contents.
  302.  
  303. * Controlled Thermonuclear Fusion:  The process in which
  304. light nuclei, heated to a high temperature in a confined
  305. region, undergo fusion reactions under controlled conditions,
  306. with associated release of energy which may be harnessed
  307. for useful purposes.
  308.  
  309. * Coolant:  Substance circulated through a device (including
  310. fusion reactors, fusion reactor magnets, etc.) to remove or
  311. transfer heat.  Common types include water, helium, and
  312. liquid-metals such as sodium (Na).
  313.  
  314. * Cooperative Phenomena:  The motion of interacting particles
  315. acting collectively, rather than individually.  Includes
  316. plasma oscillations, turbulence, and instabilities.  (Plasmas
  317. are distinguished from collections of individual particles
  318. in that they exhibit cooperative phenomena, whereby the plasma
  319. particles "cooperate" with one another.  Early fusion researchers
  320. who devised fusion schemes based upon theories where plasmas
  321. acted as merely a collection of individual particles (and
  322. therefore sought to confine only individual particles) often
  323. found themselves frustrated at the ability of plasma
  324. cooperative phenomena (such as MHD instabilities) to thwart
  325. their efforts.
  326.  
  327. * Core plasma:  Hot plasma at the center of a fusion reactor;
  328. distinguished from edge plasma.  The core plasma does not
  329. directly feel the effects of the divertor or limiter in the
  330. way the edge plasma does.  (More info anyone?)
  331.  
  332. * Corona: The outermost (?) part of a star's atmosphere;
  333. characterized by high temperatures and low densities; home to
  334. many plasma phenomena.
  335.  
  336. * Corrosion:  Chemical interactions between a fluid, (such
  337. as lithium or water coolant) and the containing material
  338. (such as stainless steel), which results in wall material
  339. dissolving into the fluid, and possibly degradation of
  340. the mechanical properties of the containing structure
  341.  
  342. $ Coulomb: standard unit of electric charge.  A single electron or
  343. proton has a charge of (+/-) 1.6022E-19 coulombs.  Hence there are
  344. 6.2414E+18 electrons in a coulomb of electrons.
  345.  
  346. * Coulomb Collision:  An interparticle collision where Coulomb's Law
  347. (electrical attraction and repulsion) is the governing force.
  348. (See Coulomb's Law)  Coulomb collisions have a number of interesting
  349. properties, but these are better described in textbooks.  The
  350. interaction of the charged particles with each other's electric
  351. fields results in deflections of the particles away from their
  352. initial paths.
  353.  
  354. & Coulomb Force:  See Coulomb's Law.  Also called
  355. "electrostatic force."
  356.  
  357. * Coulomb Ionization:  Ionization produced by Coulomb forces
  358. between a moving particle ("projectile") and another particle
  359. it interacts/collides with ("target").
  360.  
  361. & Coulomb's Law:  Force law governing the electrical interaction
  362. between charged particles.  Force is proportional to (charge of
  363. first particle) * (charge of second particle) / (square of separation
  364. between particles).  Constant of proportionality depends on system
  365. of units used.  (In SI units, it is 1/(4*pi*epsilon-0), where
  366. epsilon-0 is the permittivity of free space = 8.854 x 10^-12 )
  367.  
  368. & Cross Section:  (usually symbolized with a lower-case Greek sigma)
  369. In physics this usually refers to the (apparent) area presented
  370. by a target particle to an oncoming particle (or electromagnetic
  371. wave).  This measures the probability of an interaction occuring.
  372. For typical interactions between ions and electrons, or between
  373. two nuclei, these cross sections are generally measured in barns.
  374. (See relevant entries.)
  375.  
  376. & Cryogenic:  Loosely, "very cold".  Used to describe systems which
  377. operate at very low temperatures.  Superconducting magnetic field
  378. coils currently need to operate at cryogenic temperatures (e.g.,
  379. liquid helium at 4 Kelvin).
  380.  
  381. * Curie:  Unit of radioactivity roughly equal to the rate of
  382. radioactive decay of a gram of radium; named after Marie
  383. Curie (see below).  Corresponds to 3.7 x 10^10
  384. disintegrations/second (37 billion).  (See Becquerel)
  385.  
  386. ! Curie: Marie and Pierre; husband-wife pair of French scientists.
  387. Pierre's name is attatched to the "Curie point" in magnetism, which
  388. is not discussed here. He and his wife shared with Antoine-Henri
  389. Becquerel the Nobel Prize for physics in 1903. Marie Curie,
  390. a.k.a. Madame Curie, received the Nobel Prize for chemistry
  391. in 1911, becoming the first person to receive more than
  392. one Nobel Prize.  She remains the only person to receive Nobel
  393. Prizes in different fields. (I believe - RFH)
  394.  
  395. & Current Density:  Amount of current flowing through a substance,
  396. per unit area perpendicular to the direction of current flow.  (See
  397. also density)
  398.  
  399. * Current Drive:  Any of a variety of techniques used to cause
  400. current flow in a plasma.  See inductive current drive, RF current
  401. drive, non-inductive current drive.  Usually applied to schemes
  402. used to generate current in tokamaks and other toroidal devices
  403. which require internal plasma currents.  See also: bootstrap current.
  404.  
  405. * Cusped Geometry:  I can't figure out how to explain this one in
  406. words; suffice it to say that this is a description of a magnetic
  407. field configuration where the magnetic field lines, rather than
  408. closing in on themselves, tend to squirt out and form cusps at
  409. certain points; I recommend you look this up in a plasma physics
  410. text (e.g., Chen - see bibliography entry) to really understand it.
  411. The magnetic field lines are everywhere convex towards the center.
  412. Such a geometry is interesting because it is theoretically stable
  413. against a variety of MHD instabilities.
  414.  
  415. > Cyclops:  Single-chain, 0.6 terawatt Nd-glass laser system at
  416. Lawrence Livermore National Laboratory that was used for laser
  417. studies and inertial-confinement fusion experiments in 1975-1976.
  418.  
  419. * Cyclotron:  Particle accelerator in which a magnetic field causes
  420. particles to orbit in circles, and an oscillating electric field
  421. accelerates the particles.
  422.  
  423. * Cyclotron Frequency:  Number of times per second that a particle
  424. orbits in a magnetic field.  (Often, and incorrectly, called the
  425. Larmor frequency.  The cyclotron or gyrofrequency is twice the
  426. Larmor frequency of precession.)
  427.  
  428. * Cyclotron Radius:  Radius of orbit of charged particle about
  429. a magnetic field line.  Also called gyroradius, Larmor radius.
  430.  
  431. * Cyclotron Radiation:  See synchrotron radiation
  432.  
  433. * Cyclotron Resonance:  Charged particles in a magnetic field
  434. resonate with (and absorb energy from) an electric field
  435. (perpendicular to the magnetic field) which oscillates at
  436. the particles' cyclotron frequency, or at a harmonic
  437. (multiple) of that frequency.
  438.  
  439. * Cyclotron Resonance Heating:  see Electron Cyclotron Resonance
  440. Heating, Ion Cyclotron Resonance Heating.
  441.  
  442.  
  443.  
  444.  
  445.  
  446.