home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.pasteur.org/FAQ/ / ftp-pasteur-org-FAQ.zip / FAQ / fusion-faq / glossary / m < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1999-11-12  |  20.8 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 13/26 (M)
  5. Supersedes: <fusion-faq/glossary/m_934543711@rtfm.mit.edu>
  6. Followup-To: sci.physics.fusion
  7. Date: 11 Nov 1999 12:25:47 GMT
  8. Organization: Princeton University
  9. Lines: 447
  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/m_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 Glossary 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 Glossary does NOT 
  23.          discuss unconventional forms of fusion (like Cold Fusion).
  24. X-Last-Updated: 1995/02/19
  25. Originator: faqserv@penguin-lust.MIT.EDU
  26. Xref: senator-bedfellow.mit.edu sci.physics.fusion:44261 sci.answers:10858 news.answers:170844
  27.  
  28. Archive-name: fusion-faq/glossary/m
  29. Last-modified: 18-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 13:  Terms beginning with "M"
  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. MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM
  58.  
  59. # m, M:  variable typically used for mass.
  60.  
  61. $ MA:  MegaAmpere or MegAmpere; see Mega, Ampere
  62.  
  63. $ m:  meters; SI unit of distance
  64.  
  65. $ M:  metric prefix "mega", meaning million
  66.  
  67. @ MARS:  Mirror Advanced Reactor Study; see entry
  68.  
  69. $ MeV:  Millions of electron volts; see mega, electron-volt.
  70.  
  71. @ MFE:  Magnetic Fusion Energy
  72.  
  73. @ MFTF-B:  Mirror Fusion Test Facility; see entry
  74.  
  75. @ MHD:  Magnetohydrodynamics; see entry
  76.  
  77. @ MHD Instability:  see Magnetohydrodynamic instability.
  78.  
  79. @ MHTGR:  Modular High-Temperature Gas-Cooled Reactor; see entry.
  80.  
  81. @ MIT:  Massachusetts Institute of Technology; see entry
  82.  
  83. @ MITL:  Magnetically Insulated Transmission Line; see entry
  84.  
  85. @ MIX 1:  see entry under "MIX 1"
  86.  
  87. @ MKS:  Meters, Kilometers, Seconds - see SI Units
  88.  
  89. @ MKSA:  Meters, Kilometers, Seconds, Amperes - See SI Units.
  90.  
  91. @ MMX:  Multiple Mirror eXperiment; see entry
  92.  
  93. @ MS:  Maryland Spheromak; see entry
  94.  
  95. @ MTX:  Microwave Tokamak eXperiment; see entry
  96.  
  97. $ MW:  Megawatt; one million watts; see entry for watts.
  98.  
  99. * Mach-Zender Interferometer:  This is a variation of the Michelson
  100. interferometer which is used mainly in measuring the spatial variation
  101. in the refractive index of a gas (or plasma).  A Mach-Zender 
  102. interferometer uses two semi-transparent mirrors and two fully
  103. reflective mirrors located at the corners of a rectangle.  The
  104. incoming beam is split in two at the first semi-transparent mirror,
  105. and the two halves of the beam travel along separate paths around
  106. the edge of the rectangle, meeting at the opposite corner.  Typically
  107. one beam is a control, and the other travels through the system
  108. under study.  The two beams meet at the second semi-transparent
  109. mirror, after which they are mixed together and interfere.
  110.  
  111. % Madison:  See University of Wisconsin-Madison
  112.  
  113. * Magnetic Axis: This typically refers to the location of the 
  114. innermost flux "surface" in a toroidal device, the one which 
  115. encloses no volume and has therefore degenerated from a flux 
  116. surface into a single field line. Roughly, the circle through 
  117. the middle of the dough of the donut.  Additionally, in systems
  118. with magnetic islands (see entry below), each island has a 
  119. local magnetic axis, distinct from the overall magnetic axis
  120. of the torus.
  121.  
  122. * Magnetic Bottle:  Colorful term used to describe a magnetic 
  123. field structure which confines a plasma "like in a bottle".
  124.  
  125. * Magnetic Confinement:  Use of magnetic fields to confine a 
  126. plasma.  (Confinement involves restricting the volume of 
  127. the plasma and/or restricting particle or energy transport
  128. from the center of the plasma to the edge.)
  129.  
  130. * Magnetic Confinement Fusion:  Method of fusion which uses
  131. magnetic fields / magnetic bottles to confine a hot plasma
  132. until fusion occurs.
  133.  
  134. * Magnetic Diffusion:
  135.  
  136. * Magnetic Field:
  137.  
  138. * Magnetic Field Coil:  Coiled current-carrying wires used to 
  139. generate magnetic fields.
  140.  
  141. * Magnetic Flux Surfaces:
  142.  
  143. * Magnetic Force Parameter:  A dimensionless number equal to
  144. [(magnetic permeability squared) * (magnetic field strength squared) * 
  145. electrical conductivity * characteristic length of system in question] / 
  146. [(mass density) * (fluid velocity)].  This measures the strength
  147. of magnetic forces relative to the plasma's inertia.
  148.  
  149. * Magnetic Island:  A magnetic topology near a "rational surface" 
  150. (see entry) where the flux surface is broken up into tubes which 
  151. are not connected with each other poloidally. Islands may develop
  152. in non-ideal magnetohydrodynamic fluids, where electrical 
  153. resistance becomes important and magnetic field lines are no 
  154. longer "frozen-in" to the fluid.  Then magnetic tearing and
  155. reconnection may allow field lines to link up and form "islands" 
  156. with a local magnetic axis (see entry) in a narrow region near 
  157. a rational surface (see entry).  (See also MHD, frozen-in law).
  158.  
  159. The development of islands may be caused by a small perturbation, 
  160. whether internal or external, whether deliberate or accidental, 
  161. and is usually associated with enhanced transport (i.e., reduced 
  162. confinement). The centers of the islands are magnetic O-points, 
  163. while the boundaries between islands are marked by X-points (see entries).
  164.  
  165.  
  166. * Magnetic Limiter:  See divertor.
  167.  
  168. * Magnetic Mach Number:  A dimensionless number equal to the
  169. ratio of the velocity of a fluid to the velocity of Alfven
  170. waves in that fluid.  (See also entry for Alfen waves.)
  171.   
  172. > Magnetic Mirror: See mirror effect, mirror device
  173.  
  174. * Magnetic Moment: (a) A vector associated with a magnet, current
  175. loop, or particle; the cross product of this vector with the
  176. magnetic field is equal to the torque which the field exerts on
  177. the system.  (b) The adiabatic invariant associated with the
  178. rapid gyromotion of a charged particle in a slowly varying
  179. magnetic field.  (The value of the magnetic moment in sense (b)
  180. is the magnitude of the vector in sense (a).)
  181.  
  182. * Magnetic Number:  A dimensionless number equal to the square
  183. root of the magnetic force parameter.
  184.  
  185. * Magnetic Pressure:  Pressure which a magnetic field is capable
  186. of exerting on a plasma; equal to the magnetic energy density;
  187. proportional to B^2.  (The proportionality constant 
  188. is 1/(2*mu-o) in SI units, 1/8pi in CGS units).
  189.  
  190. * Magnetic Probe:  A conducting coil (sometimes insulated and
  191. inserted into the plasma) will have an induced voltage due
  192. to changes in the magnetic flux through the coil, and can therefore
  193. be used to measure changes in magnetic field strength.  Small
  194. coils used to measure the local field strength are known as
  195. probes.  (Other plasma diagnostics using this effect are the
  196. Rogowski coil, the voltage loop, and the diamagnetic loop.)
  197. Magnetic probes placed outside a toroidal plasma which are used 
  198. to measure the poloidal magnetic field are also called Mirnov coils.
  199.  
  200. * Magnetic Pumping:  Form of plasma heating where the plasma is
  201. successively compressed and expanded by means of a fluctuating
  202. external magnetic field.  (See also adiabatic compression, frozen-in
  203. law.)
  204.  
  205. * Magnetic Reconnection:  (entry by John Cobb, with some 
  206. modifications)  When a plasma has some resistivity, then the 
  207. frozen-in flow requirement is relaxed (see frozen-in flow). In that 
  208. case, the magnetic field can move through the plasma fluid on the 
  209. resistive (magnetic diffusion) time scale.  (Typically slow compared 
  210. to MHD timescales.)  This allows field lines to reconnect with each 
  211. other to change their topology in response to magnetic and other 
  212. forces in the plasma. (see also Helicity, which is not conserved when 
  213. reconnection is significant.)  The predominant theory for solar 
  214. flares is based on the transfer of energy from magnetic fields to 
  215. plasma particles which can occur in reconnection.  Reconnection can 
  216. also be studied in the laboratory. 
  217.  
  218. * Magnetic Stress Tensor:  A second-rank tensor, proportional
  219. to the dyadic product of the magnetic field (B) with itself.
  220. The divergence of the magnetic stress tensor gives that part 
  221. of the force which a magnetic field exerts on a unit volume of
  222. conducting fluid due to the curvature of the magnetic field lines.
  223.  
  224. * Magnetic Switching:  The use as switches of saturable inductors for
  225. producing high power pulses without electrical arcs.  This is a 
  226. principal technology for extending single-shot accelerators in
  227. light-ion-beam-driven inertial confinement fusion to repetitively
  228. pulsed devices for possible reactors.  Three terawatt, 200 KJ
  229. magnetic switches have been developed for fusion drivers at
  230. Sandia National Laboratories.  (Info from the 1985 OSTI Glossary
  231. of Fusion Energy; may be out of date.)
  232.  
  233. * Magnetic Viscosity:  A magnetic field in a conducting fluid will 
  234. damp fluid motions perpendicular to the field lines, similar to 
  235. ordinary viscosity, even in the absence of sizeable mechanical 
  236. forces or electric fields.
  237.  
  238. * Magnetic Well:  see Minimum-B Configuration.
  239.  
  240. * Magnetically Insulated Transmission Line (MITL):  Used to 
  241. transport power efficiently in vacuum lines at very high
  242. power densities.  Although the cathode is a space-charge
  243. limited electron emitter, the electron flow is confined
  244. by self-generated or applied magnetic fields.  MITL's are
  245. used extensively in light-ion-driven inertial confinement fusion.
  246.  
  247. * Magnetohydrodynamics (MHD):  Physical model describing the 
  248. properties of electrically conducting fluids interacting with
  249. magnetic and electric fields.  MHD theory is relevant at 
  250. relatively low frequencies and for distance scales larger than 
  251. the Larmor radius.  Also known as hydromagnetics.
  252.  
  253. * Magnetohydrodynamic Generator:  A device that extracts
  254. kinetic energy from a jet of plasma and generates electricity.
  255.  
  256. * Magnetohydrodynamic Instability (MHD instability): 
  257. Class of unstable (growing, not damped) waves and other 
  258. modes of oscillation which are described by MHD theory.
  259.  
  260. * Magnetohydrodynamic Turbulence:  Motion of a plasma in which
  261. velocities and pressures fluctuate irregularly.
  262.  
  263. * Magnetohydrodynamic Waves:  Material waves in an electrically
  264. conducting fluid in the presence of a magnetic field, which
  265. are described by magnetohydrodynamics.
  266.  
  267. * Marx Generator:  A pulsed-power device invented by Erwin Marx.
  268. Capacitors are charged in parallel and then quickly discharged
  269. in series to produce high voltage, high current (and thus 
  270. high power) pulses.  Used in light-ion-driven and some 
  271. laser-driven inertial confinement fusion systems.
  272.  
  273. > Maryland Spheromak:  A University of Maryland spheromak 
  274. facility, used to investigate the production, equilibrium,
  275. stability, and confinement properties of spheromaks.  
  276. (What happened to it?)
  277.  
  278. * Mass Defect:  The energy from fusion reactions comes from the
  279. difference in mass between the reactants and the products.  In an
  280. energy-releasing reaction, some mass is converted to energy via
  281. Einsteins famous equation E (energy) = m (mass) * c^2 (speed of
  282. light squared).  The energy released is the difference between
  283. the binding energies of the reactants and the products (see 
  284. entry on binding energy).
  285.  
  286. % Massachusetts Institute of Technology (MIT):  Located in Cambridge, 
  287. MA (just outside Boston).  Home of the Plasma Fusion Center and the
  288. Alcator series of compact tokmaks.
  289.  
  290. % Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP):  In Garching (near
  291. Munich).  The largest plasma physics institute in Germany.  Presently
  292. home of ASDEX-Upgrade and Wendelstein-7AS. (See entries)
  293.  
  294. ! Maxwell, James Clerk:  19th-century British physicist, responsible 
  295. for the synthesis of the equations of electromagnetism and the 
  296. prediction of electromagnetic waves, among other things.
  297.  
  298. & Maxwell-Boltzmann Distribution:  Distribution function of particle
  299. velocities (or energies) corresponding to a system in thermal 
  300. equilibrium with a temperature value of T.  See also: distribution 
  301. functions, temperature.
  302.  
  303. & Maxwellian Distribution: see Maxwell-Boltzmann Distribution
  304.  
  305. & Maxwell ('s) Equations: The key equations governing
  306. electrical and magnetic phenomena. These are a set of four
  307. vector partial differential equations relating electric and
  308. magnetic fields to each other and to electric charges and
  309. currents.
  310.  
  311. & Mean Free Path (for a given event, e.g., collisons):  Average 
  312. distance a particle travels between occurrences of the given 
  313. event; e.g., between collisions.  For collisions, the mean free
  314. path is roughly equal to unity divided by the product of the 
  315. collision cross section times the particle density.
  316.  
  317. & Mega-:  Metric prefix indicating 1,000,000 times a given quantity.
  318. e.g., a megawatt is 1,000,000 watts.
  319.  
  320. * Meltdown:  In a fission reactor, if there is insufficient coolant
  321. or the fission chain reaction proceeds too rapidly, heat can
  322. build up in the reactor fuel, causing it to melt.  In extreme
  323. cases the whole fission core can melt down to (or even through) the
  324. reactor floor.  Fusion reactors are not vulnerable to this.
  325.  
  326. & Metastable state:  several types
  327.         Electronic
  328.         Nuclear
  329.  
  330. & Micro-:  Metric prefix indicating 1/1,000,000th of a given
  331. quantity.  e.g., a microampere is 1/1,000,000th of an ampere.  
  332.         
  333. * Microinstability: Instabilities due to particle / kinetic-
  334. theoretical effects, typically occuring on small scales, as opposed 
  335. to those derivable from fluid models valid on larger scales.
  336. As with other instabilities, these are driven by various types
  337. of available free energy.  (See also kinetic theory.)
  338.  
  339. * Microwave Interferometer:  See interferometer, interferometry.
  340. A microwave interferometer uses radio waves in the microwave
  341. frequency (or wavelength) range as the electromagnetic signal.
  342. Microwave interferometers are used to measure the line-averaged
  343. density of a plasma along the path through which the microwave 
  344. beam is passed, through phase shifts in the propagated beam.
  345.  
  346. * Microwave Tokamak eXperiment (MTX): a reincarnation of Alcator C
  347. at LLNL, now shut down.
  348.  
  349. > Migma devices:  Non-thermal, non-pulsed devices in which fusion 
  350. occurs among the ions of a self-colliding particle beam.
  351.  
  352. $ mill:  financial unit equal to 0.1 cents or 0.001 dollars;
  353. standard unit which electrical utilities use in charging for
  354. electricity (e.g., 50 mills/kwh = $0.05/kwh).
  355.  
  356. > Minimum-B Configuration:  Confinement configuration where the
  357. magnetic field strength is a minimum where the plasma is to be
  358. confined, and increases in all directions away from the confinement
  359. region.  Stability is favorable in such a configuration because the
  360. magnetic pressure increases in all directions away from the plasma.
  361.  
  362. * Mirnov Oscillations:  Fluctuations in the poloidal magnetic
  363. field (of a toroidal magnetic confinement system) which rotate
  364. in the electron diamagnetic drift direction at a speed comparable
  365. to the electron diagmagnetic drift velocity and with frequencies
  366. due to 5-20 kHz.  Mirnov oscillations arise from tearing modes.
  367. Poloidal magnetic probes used to measure the poloidal field in order
  368. to diagnose Mirnov oscillations (and other MHD phenomena) are
  369. often called Mirnov coils or Mirnov loops.  See relevant entries...
  370.  
  371. > Mirror Advanced Reactor Study (MARS):  This was a collaborative
  372. effort between government, academia, and industry to design a 
  373. commercial-scale tandem mirror fusion power plant.  Participants
  374. included the Department of Energy (LLNL); University of Wisconsin;
  375. TRW, Inc.; General Dynamics; EBASCO Services; Science Applications,
  376. Inc.; and Grumman Aerospace Corp.  System was never actually built.
  377.  
  378. > Mirror device, mirror machine:  Generally, linear fusion machines 
  379. which confine the plasma using the mirror effect.  Basically there 
  380. is a weak field in the center, and strong fields at the ends.  
  381. Particles are then reflected at the ends by the strong fields,
  382. and are confined in the center of the device.  (Some particles
  383. will have enough velocity along the axis of the device to escape
  384. from the mirror, however.)
  385.  
  386. * Mirror effect: A charged particle travelling into an increasing
  387. magnetic field will (if the field becomes strong enough) reverse 
  388. direction and be reflected back.  This is a direct result of
  389. the adiabatic invariance (see entry) of the magnetic moment 
  390. (see entry).  Plasmas can be confined by devices which utilize
  391. this effect; see entry above for mirror device.  The effect 
  392. also occurs in some toroidal plasmas, since the toroidal magnetic
  393. field is stronger on the inboard side than on the outboard side;
  394. in this case it gives rise to so-called "neoclassical" effects.
  395. The strength of the mirror is determined by the mirror ratio.
  396. (See relevant entries.  Consult an introductory plasma physics
  397. text for a more technical explanation.)
  398.  
  399. > Mirror Fusion Test Facility (MFTF):  A large mirror device built 
  400. at LLNL from the late 1970s to the mid-1980s, but mothballed 
  401. for political reasons (decrease in magnetic fusion funding) 
  402. just before it was to begin operation.
  403.  
  404. * Mirror Ratio:  In a magnetic mirror, the mirror ratio is the ratio
  405. between the strongest value of the magnetic field on the mirror's 
  406. axis, and the value at some other point on the axis.  In 
  407. a mirror confinement device, the "other point" is taken to be
  408. the location of weakest field strength between two confining
  409. mirrors.  The mirror ratio is a key factor in determining 
  410. confinement properties of the system.
  411.  
  412. > MIX-1:  A small, gun-injected mirror machine at the University
  413. of Maryland; was used to study the drift-cyclotron loss cone
  414. instability (see entries for DCLC, DCLC instability).
  415.  
  416. * Mobility: The ease with which a charge in a medium (e.g. a plasma)
  417. moves in response to an electric field. Related to diffusivity and to
  418. resistivity.  Measured by the average equilibrium drift velocity 
  419. attained by the charged particle when subjected to acceleration
  420. by a unit electric field and the opposing frictional force of
  421. collisions with other particles.
  422.  
  423. * Mode Rational Surface:  A magnetic surface on which field
  424. lines resonate with the helicity of a particular perturbation
  425. or instability; see also rational surface.
  426.  
  427. * Moderator:  Substance used in a fission reactor to slow down
  428. ("moderate") energetic fission neutrons so that they are more
  429. easily captured within the reactor and therefore maintain the
  430. fission chain-reaction.
  431.  
  432. > Modular High-Temperature Gas-Cooled Reactor:  Class of fission
  433. reactors under study in the U.S.; designed to run at higher 
  434. temperatures and use gas cooling to achieve greater efficiency 
  435. of conversion from thermal to electric energy.
  436.  
  437. & Mole: The amount of given substance such that the mass in grams 
  438. is equal to its [atomic weight, molecular weight, mass number].
  439. The number of particles in a mole of a substance is Avogadro's
  440. Number N = 6.02497 x 10^23 (see entry).  For instance, one mole
  441. of water weighs 18 grams, since water is H2O, the H's weigh
  442. one apiece, and the O weighs 16.  Heavy water, or D2O, weighs
  443. 20 grams/mole, because each D weighs 2 instead of 1.
  444.  
  445. * Molecular ion injection:  Heating concept for magnetic 
  446. confinement fusion in which energetic (accelerated) molecular
  447. ions are injected into the plasma, dissociate, and heat the
  448. plasma while building up the population of trapped high-energy 
  449. ions.  Not widely used (see neutral beam injection).
  450.  
  451. & Momentum:  Basic physical quantity measuring motion; generally
  452. defined as momentum = mass * velocity.  The total momentum of
  453. all bodies in a system is conserved in all physical processes 
  454. known so far, I believe.  Momentum is related to force in that
  455. force = rate of change of momentum with time.  See also force.
  456.  
  457. * Motor-Generator:  Device used to store energy by accelerating
  458. a rotating flywheel to high speeds; energy may be rapidly discharged
  459. and converted to shorter-pulse energy.  (Used to power TFTR; the
  460. electric utility would be a little unhappy if TFTR were to suddenly
  461. draw its 30 MW+ of power at random intervals. :)
  462.  
  463. > Multiple Mirror eXperiment (MMX):  A 10-meter long simple 
  464. mirror facility which was located at the University of California,
  465. Berkeley.  
  466.  
  467. > Muon-Catalyzed Fusion: Alternative approach to fusion where
  468. muons are introduced to D-T fluid.  The muon is heavy enough that
  469. it binds more strongly to the D or T than an electron would, and
  470. the result is that the D and T nuclei in the molecule are drawn
  471. more tightly together, and fusion results.  More detailed discussion
  472. is given in section 4B.
  473.  
  474.  
  475.