home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.pasteur.org/FAQ/ / ftp-pasteur-org-FAQ.zip / FAQ / fusion-faq / glossary / s < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1999-11-12  |  16.5 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 19/26 (S)
  5. Supersedes: <fusion-faq/glossary/s_934543711@rtfm.mit.edu>
  6. Followup-To: sci.physics.fusion
  7. Date: 11 Nov 1999 12:26:16 GMT
  8. Organization: Princeton University
  9. Lines: 342
  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/s_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: 1995/02/26
  25. Originator: faqserv@penguin-lust.MIT.EDU
  26. Xref: senator-bedfellow.mit.edu sci.physics.fusion:44267 sci.answers:10864 news.answers:170850
  27.  
  28. Archive-name: fusion-faq/glossary/s
  29. Last-modified: 25-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 19:  Terms beginning with "S"
  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. SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS
  58.  
  59. @ (?) SHIVA:  see entry under Shiva, below.
  60.  
  61. @ SI:  Systeme Internationale; see SI Units
  62.  
  63. @ SM:  Symmetric Mirror
  64.  
  65. @ SN:  Single Null; see entry for Divertor
  66.  
  67. @ SNL:  Sandia National Laboratories; see entry
  68.  
  69. @ SOL:  Scrape-Off Layer; see entry
  70.  
  71. @ STM:  Symmetric Tandem Mirror experiment.
  72.  
  73. $ Sv:  Sievert; see entry
  74.  
  75. * Safety Factor:  (q) The number of times a field line goes around a 
  76. torus "the long way" for each time around "the short way".  In a 
  77. tokamak, this number is typically near unity in the center of the 
  78. plasma and between two and 6 or 8 at the edge.  So-called because it 
  79. helps to determine the degree of stability the plasma has against 
  80. certain instabilities.  The safety factor is the inverse of the
  81. rotational transform, and can be expressed mathematically
  82. as q = (r * Bt )/(R * Bp), where r and R are the minor and major
  83. radii of the torus, and Bt and Bp are the toroidal and poloidal
  84. magnetic fields. 
  85.  
  86. ! Sakharov, Andrei: Russian physicist; among other achievements, he 
  87. is credited with the initial design of the tokamak.
  88.  
  89. % Sandia National Laboratories:  Located in Albuquerque, New Mexico.
  90. Another large DOE laboratory; has PBFA-II (Particle Beam Fusion
  91. Accelerator, an ICF device) and some pinch devices.  Some divisions
  92. located in Livermore (Sandia-Livermore).
  93.  
  94. * Sawtooth:  When a tokamak runs with enough current to achieve
  95. q < 1 on the magnetic axis, the plasma parameters (n, T, B) 
  96. oscillate with a "sawtooth" waveform.  The oscillation is 
  97. localized to a region roughly within the q=1 surface, and
  98. arises from internal MHD effects.  Confinement is degraded
  99. within the sawtooth region.
  100.  
  101. * Scaling Laws:  These are mathematical rules explaining how 
  102. variation in one quantity affects variations in other quantities.
  103. For instance, in a tokamak reactor it's generally believed that
  104. energy confinement depends on the size of the device and the strength
  105. of the magnetic field, but the precise nature of the dependence is
  106. not fully understood, so empirical "scaling laws" are tested to
  107. see what the dependence is.  Scaling laws are useful for extrapolating
  108. from parameter regimes where the mathematical relationships 
  109. between the various quantities are known, into unexplored regimes. 
  110.  
  111. & Scattering:  The deflection of one particle as a result of
  112. collisions with other particles or with waves.  See also Elastic.
  113.  
  114. * Schlieren Method:  An optical technique that detects density
  115. gradients occuring in a fluid flow.  In its simplest form, light
  116. from a slit is collimated by a lens and focused onto a knife
  117. edge by a second lens; the flow pattern is placed between the
  118. two lenses, and the resulting diffraction pattern is observed on
  119. a screen or photographic film placed behind the knife edge.
  120.  
  121. * Scientific Feasibility:  Fusion will be considered scientifically 
  122. feasible when (a) experiments are done which reach scientific
  123. breakeven-type plasma conditions (see entry on breakeven), and
  124. (b) the experimental results suggest that the approach can be
  125. "scaled up" into a power-producing system.  Tokamak fusion
  126. reactors are closing in on (a), and tokamak researchers think
  127. (b) holds as well, so they are designing a power-producing
  128. machine (ITER) to demonstrate net energy production from tokamak
  129. fusion.  Inertial confinement is also approaching this point.
  130.  
  131. * Scrape-Off Layer (SOL):  [from Art Carlson] Outer layer of a 
  132. plasma which is affected ("scraped off") by a divertor or limiter.  
  133. That is, the outer layer of a magnetically confined plasma (ca. 2 cm 
  134. thick) where the field lines penetrate a material surface (limiter or 
  135. divertor plate) rather than close upon themselves. This region 
  136. defines the outer limit of the plasma because any plasma crossing 
  137. into the SOL is rapidly lost since transport along the field is much 
  138. faster than that across the field.  That is, particles follow these
  139. field lines into the material surface and are lost from the plasma.
  140.  
  141. * Screw Pinch:  A variant on the theta pinch, in which axial 
  142. currents (as in a z pinch, but less intense) produce a poloidal 
  143. magnetic field (in addition to the usual longitudinal field), 
  144. thus making a corkscrew field configuration.  See also theta pinch,
  145. z pinch, pinch device.
  146.  
  147. * Second-stability Region:  A high pressure region where the plasma
  148. becomes stable to the pressure-gradient-driven ballooning
  149. ballooning instability.  The plasma is stable in the limit of
  150. small pressure gradients, becomes unstable at some intermediate
  151. pressure, and then becomes stable again at still higher pressures.
  152. Tokamaks operating in the second-stability region would be more
  153. attractive because the higher pressures (beta) would provide more
  154. fusion reactivity per unit volume of plasma, allowing smaller
  155. reactors to be built.
  156.  
  157. * Separatrix:  [from Art Carlson] In a divertor tokamak (and some 
  158. other configurations), the last closed flux surface (see entry) is 
  159. formed not by inserting an object (limiter) but by manipulating the 
  160. magnetic field, so that some field lines take a topologically 
  161. different route (through the divertor, rather than simply around the 
  162. central plasma). The boundary between the two types of field lines is 
  163. called the separatrix.
  164.  
  165. * Sheared Flow:  Fluid flow where the magnitude of the fluid velocity 
  166. changes along a direction perpedicular to the direction of the fluid
  167. flow.  (Freeway traffic often exhibits sheared flow in that traffic
  168. in the "fast lane" moves more rapidly than traffic in the slow lane
  169. with the exits...)  Sheared flow typically correlates with reduced
  170. transport and enhanced confinement.  (This definition is rather 
  171. informal and may not be fully technically correct - R.F. Heeter)
  172.  
  173. * Shear Fields:  As used in plasma physics, this refers to magnetic
  174. fields having a rotational transform (or, alternatively, safety
  175. factor) that changes with radius (e.g., in the stellarator concept,
  176. magnetic fields that increase in pitch with distance from the 
  177. magnetic axis.)
  178.  
  179. * Sheath:  See Debye Sheath
  180.  
  181. > Shiva:  20-beam Nd-glass fusion laser facility at LLNL.  Was
  182. completed in 1977 and used for target irradiation experiments
  183. until mid-1981.  Succeeded by Nova.
  184.  
  185. * Shock Heating:  Heating produced by the impact of a shock wave.
  186.  
  187. * Shock Tube:  A gas-filled tube used in plasma physics to
  188. quickly ionize a gas.  A capacitor bank charged to a high voltage
  189. is discharged into the gas at one tube end to ionize and heat
  190. the gas, producing a shock wave that may be studied as it
  191. travels down the tube.
  192.  
  193. * Shock Wave:  Wave produced (e.g., in a gas or plasma) as a
  194. result of a sudden violent disturbance.  To produce a shock
  195. wave in a given region, the disturbance must take place
  196. in a shorter time than the time required for sound waves to
  197. traverse the region.
  198.  
  199. $ Sievert:  International unit for radiation dose.  One Sievert 
  200. equals 100 rem (see entry for rem); average per-capita exposure
  201. is about 0.3 Sv, primarily from natural background (see entry)
  202. and medical x-rays.
  203.  
  204. * Shock Heating:  The heating produced by the impact of a shock wave.
  205.  
  206. * Shock Wave:  Wave produced as a result of a sudden, violent 
  207. disturbance which occurs in a particular region faster than sound
  208. waves can traverse the region.
  209.  
  210. * Shot: Fusion jargon for the production of a (short-lived) plasma.  
  211. In the early days, plasmas were produced by the "discharge" of 
  212. capacitor banks, which (frequently) made a BANG.  A modern tokamak 
  213. produces a few dozen "shots" per day, each lasting a few seconds and, 
  214. if nothing goes wrong, inaudible.  See also: capacitor, tokamak
  215. (Arthur Carlson, awc@ipp-garching.mpg.de)
  216.  
  217. $ SI Units:  (also known as MKS, MKSA Units)  System of measurement
  218. in which the fundamental units are meters, kilometers, seconds, and
  219. the ampere.
  220.  
  221. $ Sievert:  Unit of absorbed radiation dose equivalent to 100 rem.
  222. (see also rem, rad, Gray)  The sievert is based on the Gray in the
  223. same way that the rem is based on the rad, I believe.
  224.  
  225. & Solenoid:  Cylindrical coil of wire which, when current 
  226. flows through it, acts as an electromagnet.  For long solenoids
  227. with many turns, the magnetic field inside the center is
  228. nearly uniform.
  229.  
  230. * Solid Breeder:  Solid lithium-bearing compounds, usually
  231. ceramics such as Li2O and LiAlO2, which might be used in the
  232. blanket of a D-T fusion reactor to produce ("breed") additional 
  233. tritium fuel from the n + Li => He + T (+n) reactions.
  234.  
  235. * Solid State Laser:  A laser using a transparent substance
  236. (crystalline or glass) as the active medium, doped to provide
  237. the energy states necessary for lasing.  The pumping mechanism
  238. is the radiation from a powerful light source, such as a 
  239. flashlamp.  The ruby, Nd-YAG, and Nd:glass lasers are 
  240. solid-state lasers.
  241.  
  242. * Solitons:  Stable, shape-preserving and localized solutions
  243. of nonlinear classical field equations.  Of recent interest
  244. as possible models of extended elementary particles.
  245.  
  246. * Sound Waves:  See entries on compression waves, waves.
  247.  
  248. * Space Frame or Spaceframe:  Three-dimensional "optical bench"
  249. that holds laser components stable from vibrational and 
  250. thermal excursions.
  251.  
  252. * Spallation:  See radiation damage, surface.
  253.  
  254. * Spatial Filter:  Device consisting of a lens pair and a pinhole
  255. aperture stop.  Intensity fluctuations over the spatial extent
  256. of a laser beam are removed by passing the focused beam through
  257. the aperture stop.  The pinhole must be placed in a vacuum to
  258. prevent air breakdown by the focused beam.  These filters are
  259. used to counter the effects caused by self-focusing.
  260.  
  261. > Spherator:  Single-ring multipole device with an additional
  262. current-carrying rod perpendicular to the ring axis.
  263.  
  264. > Spheromak: [from Art Carlson]  A compact torus with comparable 
  265. toroidal and poloidal magnetic fields. The plasma is roughly 
  266. spherical and is usually surrounded by a close-fitting conducting 
  267. shell or cage. Both the poloidal and toroidal magnetic fields 
  268. are generated by plasma currents.  There are no toroidal field
  269. coils "linking" the plasma through the central plasma axis.
  270. External force is supplied by poloidal field coils outside
  271. the plasma separatrix.  The resulting configuration is approximately
  272. a force-free magnetic field.  The spheromak machine geometry can 
  273. be simpler than a tokamak, but the close-fitting wall is a source 
  274. of impurities and the current cannot be inductively driven. After 
  275. early experiments failed to achieve a reasonable beta, interest 
  276. has ebbed. The spheromak can also be considered as the 
  277. low-aspect-ratio limit of the tokamak.  See also: compact torus.
  278.  
  279. * Spin-Polarized Fusion:  A method to enhance nuclear fusion 
  280. reaction rates in some fusion fuels by polarizing the nuclear
  281. spins.
  282.  
  283. ! Spitzer, Lyman:  Early Princeton Fusion Scientist; 
  284. astrophysicist who first proposed orbiting space telescope;
  285. inventor of the stellarator.
  286.  
  287. & Spontaneous Emission:  Radiation randomly emitted by excited
  288. atoms or ions.  Contrast with stimulated emission.
  289.  
  290. * Sputtering:  Process by which atoms are ejected from a solid 
  291. surface by bombardment with plasma particles.  See entry
  292. for "Radiation Damage, Surface."
  293.  
  294. * Stability:  characteristic of some types of equilibrium states;
  295. see equilibrium.
  296.  
  297. > Starfire Tokamak:  A conceptual design study of a modular
  298. tokamak reactor that operates in a steady-state condition
  299. while using conventional power-generating systems.
  300.  
  301. & Stark Effect:  The effect an electric field has on the 
  302. spectral lines emitted from excited atoms.  The effect may
  303. arise from externally-applied electric fields, from internal
  304. fields due to the presence of neighboring ions or atoms (pressure),
  305. or from the electric field associated with the Lorentz
  306. (v cross B) force (motional stark effect).  Spectroscopic 
  307. measurements of plasmas using the pressure-based and motional 
  308. Stark effects are useful for diagnostic purposes.
  309.  
  310. > Stellarator: (adapted from Herman) Device invented by Lyman Spitzer
  311. for the containment of a plasma inside a racetrack-shaped
  312. (sometimes a figure-8) tube.  The plasma is contained by a magnetic 
  313. field created by helical windings around the tube.  More generally, 
  314. a toroidal sort of device that attempts to average out particle 
  315. drifts that would otherwise take plasma to the walls of the vacuum
  316. vessel by imposing a given amount of helicity to the toroidal field
  317. lines.  "A toroidal plasma configuration, which, unlike a tokamak, 
  318. is not axially symmetric.  The poloidal fields necessary for 
  319. confinement are produced by external coils (rather than a current 
  320. in the plasma), either helical coils in addition to plane toroidal 
  321. field coils, or out-of-plane toroidal field coils (pioneered in 
  322. Germany on Wendelstein 7-AS).  The stellarator is generally 
  323. considered to be the most serious alternative to the tokamak.  Since 
  324. the concept is inherently steady state, it would not have the 
  325. tokamak's problems with thermal and mechanical cycling, current 
  326. drive, and disruptions."
  327.         -- Arthur Carlson, awc@ipp-garching.mpg.de
  328.  
  329. & Stimulated Emission:  Radiation coherently emitted by excited
  330. ions when driven by a passing light wave and the appropriate
  331. transition wavelength.  "Laser" means Light Amplification by
  332. Stimulated Emission of Radiation; it occurs when there is a 
  333. population inversion between the upper and lower energy states
  334. of the transition, such that stimulated emission can dominate
  335. excitation.  Stimulated emission is coherent and codirectional
  336. with the stimulating wave, and the rate of stimulated emission
  337. is proportional to the intensity of the stimulating wave.
  338.  
  339. * Strong (Nuclear) Force:
  340.  
  341. * Sturm-Liouville Problem:  The general problem of solving a
  342. linear differential equation of order 2n, together with
  343. 2n boundary conditions; also known as the eigenvalue problem.
  344.  
  345. * Superconductor:  A type of electrical conductor that permits 
  346. a current to flow with zero resistance.  Without superconducting 
  347. coils, a toroidal magnetic-confinement fusion reactor would not 
  348. be possible, because too much energy would be required to 
  349. maintain the magnetic fields against resistive energy losses 
  350. in the coil conductors.
  351.  
  352. * Suydam Stability Criterion:  A criterion for the stability
  353. of modes localized arbitrarily close to a mode-rational surface
  354. (see rational surface) in a circular cylindrical geometry.
  355.  
  356. & Synchrotron Radiation:  (Also known as cyclotron radiation.)
  357. Electromagnetic energy radiated from a charged particle moving 
  358. in a curved orbit (typically in a magnetic field), due to the 
  359. acceleration required to change the direction of the particle's 
  360. velocity.  See also bremsstrahlung.
  361.  
  362. * Symmetry axis: [from Art Carlson] The straight line (usually 
  363. vertical) through the center of a configuration, when the 
  364. configuration is symmetric to all (axisymmetric, like the tokamak) 
  365. or some (periodic, like the stellarator) rotations about this 
  366. line. Usually the z-axis.
  367.  
  368.  
  369.  
  370.