home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Amiga Plus 1995 #2 / Amiga Plus CD - 1995 - No. 2.iso / internet / faq / englisch / conventionalfusion < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1995-04-11  |  259.9 KB  |  6,279 lines

  1. Archive-name: fusion-faq/glossary/intro
  2. Last-modified: 25-Feb-1995
  3. Posting-frequency: More-or-less-monthly
  4. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  5.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  6.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  7.  
  8.  
  9. *****************************************************************
  10. Glossary of Frequently Used Terms in Plasma Physics 
  11.      and Fusion Energy Research
  12.  
  13. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  14.  
  15. ###  This file introduces the Conventional Fusion Glossary  ###
  16.  
  17. # Editorial Note:  
  18.  
  19. Like any discipline, fusion research has evolved terminology used 
  20. to facilitate discussion.  This includes the scientific vocabulary 
  21. of the discipline, the names of various research machines and 
  22. devices used, the names of various researchers in the field, the 
  23. names of the various research labs and funding authorities, the
  24. mathematical symbols used, and the acronyms frequently used as 
  25. shorthand for some of the above.  
  26.  
  27. In the case of conventional (magnetic confinement, inertial
  28. confinement, thermonuclear, muon-catalyzed, etc - but not Cold)
  29. fusion, this terminology has grown to the point where newcomers
  30. (including the author of the glossary!) may be intimidated by the 
  31. apparent obscurity of the discussions.  This file is an attempt 
  32. to provide a comprehensive and detailed listing and explanation 
  33. of terms frequently used, so that those new to the group/field 
  34. will be able to understand what is being said, and to contribute 
  35. with a minimum of confusion and frustration.  Many terms are still
  36. missing, and some terms may have less-than-fully-correct entries,
  37. so if you would like to see something added or changed, let me
  38. know.
  39.  
  40.  
  41. # Yes, it's a big glossary!
  42.  
  43. The last time I counted, there were roughly 1000 entries, occupying
  44. something like 300 kilobytes.  But everything is organized 
  45. alphabetically, and to make things even better, each entry is 
  46. coded by type (names, acronyms, types of machines, basic physics 
  47. terms, advanced plasma terms, etc).  Hopefully this will make 
  48. the glossary easier to use. 
  49.  
  50.  
  51. # What's in the FUT:  
  52.  
  53. We started with an initial list supplied by Jim Day 
  54. (Jim.Day@support.com).  To this were added some comments from various
  55. responses I received to the first draft.  I then incorporated terms
  56. from PPPL and other glossaries.  Then acronyms, machine names, 
  57. and names of important scientists were added as they came. 
  58. I added categories for research and funding/political agencies, 
  59. tried to broaden the base of basic science terms, and wrote up 
  60. a few more preliminary definitions based upon explanations that 
  61. have appeared in the newsgroup and in my studies.  Many of the 
  62. terms listed still do not have explanations given.  
  63.  
  64. Recent drafts have been mostly incremental improvements to 
  65. the previous versions.  New categories of terms have been made, 
  66. the organization has been improved, and of course definitions 
  67. have been added and improved.  
  68.  
  69. The most recent project has been to incorporate terms from the 
  70. "Glossary of Fusion Energy" published in 1985 by the Office of 
  71. Scientific and Technical Information (OSTI) of the U.S. Department 
  72. of Energy.  This has been a fairly major effort, which has
  73. roughly doubled the size of the glossary.  
  74.  
  75. My current plan for the Glossary is to write entries for terms
  76. used in my classes.  This will be useful to me, as part of 
  77. studying for my upcoming PhD qualifying exam, and hopefully will
  78. also help incoming graduate students, both here and around the
  79. world.  
  80.  
  81.  
  82. # What's Needed to Improve the FUT:
  83.  
  84. I am looking for additional contributions (and improvements) to 
  85. the list.  It would be nice if people posting to the group could
  86. occasionally take a few moments to include definitions of a few 
  87. terms used when you use them; in browsing through the group I 
  88. can then snip out the terms and definitions and simply paste 
  89. them into the evolving Glossary files.  It also would be nice if 
  90. references to the FAQ and the Reading List / Bibliography 
  91. could be given to supplement the Glossary descriptions, at least 
  92. for some of the more complicated terms.
  93.  
  94.  
  95. # Comment on Sources:
  96.  
  97. The terms and definitions occurring here represent a collection
  98. of contributions from numerous sources.  Rather than include
  99. acknowledgements for each individual definition, I have made
  100. blanket acknowledgements below.  I have tried to include 
  101. citations in most cases where only a single textual source 
  102. was used.
  103.  
  104.  
  105. # Acknowledgements for the Glossary:
  106. ! = someone I believe is a scientist
  107. * = people who are not scientists so far as I know, organizations, etc.
  108.  
  109. ! Jake Blanchard, blanchard@engr.wisc.edu - suggested we have a 
  110.      list of acronyms too.
  111. ! Arthur Carlson, awc@ipp-garching.mpg.de - supplied additional 
  112.      definitions, made corrections / amplifications / revisions to
  113.      earlier definitions.
  114. ! Edward Chao, ehchao@theory.pppl.gov - info on LANL fusion research,
  115.      additions and corrections to various definitions.
  116. ! Albert Chou, albert@seas.ucla.edu - supplied additional 
  117.      definitions, made corrections / amplifications / revisions to 
  118.      earlier definitions.
  119. ! John Cobb, johncobb@uts.cc.utexas.edu - lots o' definitions.
  120. ! James Crotinger, jac@gandalf.llnl.gov - additional definitions,
  121.      quality control, and comments on the usefulness of the FUT.
  122. * Jim Day, jim.day@support.com - initial list of terms, additional
  123.      definitions, modifications to earlier definitions.
  124. ! Steve Fairfax, Fairfax@cmod.pfc.mit.edu - additional definitions
  125.      from the Alcator weekly reports.
  126. * Robin Herman, _Fusion: Search for Endless Energy_; I borrowed a 
  127.      few terms from her glossary.  Cited as (from Herman).  (Many
  128.      of these terms derived from the PPPL glossary I also used.)
  129. ! Paul M. Koloc, pmk@prometheus.UUCP - quality control, some entries
  130. ! Emilio Martines, martines@pdigi3.igi.pd.cnr.it - quality control,
  131.      reversed-field entries & information.
  132. ! Robert Nachtrieb, nachtrieb@pfc.mit.edu - numerous acronyms
  133. * Princeton Plasma Physics Lab, Glossary of Fusion Terms - list of
  134.      terms prepared by PPPL staff at some point.  Consulted in many
  135.      cases, blatantly paraphrased in some, quoted and cited in 
  136.      others.
  137. * Vicki Rosenzweig, vr%acmcr.uucp@murphy.com - Proofreading entries
  138. * Mike Ross, mikeross@almaden.ibm.com - additional Livermore info
  139.      and corrections to some entries.
  140. * Richard Schroeppel, rcs@cs.arizona.edu - suggestions/corrections to
  141.      many definitions.
  142. ! Philip Snyder, pbsnyder@theory.pppl.gov - corrections to 
  143.      definitions.
  144. ! Paul Stek, Stek@cmod.pfc.mit.edu - additional definitions
  145. !? Mitchell Swarz, mica@world.std.com - supplied additional 
  146.      definitions / corrections and revisions to existing definitions.
  147. * United States Department of Energy, Office of Fusion Energy - 
  148.      for funding fusion research and making everything possible
  149. * United States Department of Energy, Office of Scientific and
  150.      Technical Information - for the 1985 Glossary of Fusion Energy,
  151.      which I have utilized extensively and incorporated into this Glossary.
  152.  
  153.  
  154. # This file may be freely distributed; I recommend you retain the
  155. revision date, and in any case I'd like to be cited as the editor. #
  156.  
  157. # Any and all errors are solely my responsibility. #
  158.  
  159. #####################
  160. Robert F. Heeter
  161. rfheeter@pppl.gov
  162. Graduate Student, Princeton Plasma Physics Lab
  163. (Usual disclaimers apply.)
  164.  
  165.  
  166.  
  167. Archive-name: fusion-faq/glossary/a
  168. Last-modified: 4-Feb-1995
  169. Posting-frequency: More-or-less-monthly
  170. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should
  171.      be useful to many people, and I encourage you to distribute
  172.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  173.  
  174. ===============================================================
  175. Glossary Part 1:  Terms beginning with "A"
  176.  
  177. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH
  178. AND PLASMA PHYSICS
  179.  
  180. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  181.  
  182. Guide to Categories:
  183.  
  184. * = vocabulary specific to plasma/fusion/energy research
  185. & = basic/general physics vocabulary
  186. > = device type or machine name
  187. # = name of a constant or variable
  188. ! = scientists
  189. @ = acronym
  190. % = labs & political organizations
  191. $ = unit of measurement
  192.  
  193. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  194. ==================================================================
  195.  
  196. AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
  197.  
  198. # A: symbol used to indicate either area or magnetic
  199. vector potential.
  200.  
  201. $ A: abbreviation for Amperes; see entry.
  202.  
  203. @ AAPT: American Assocation of Physics Teachers; see entry
  204.  
  205. @ AC: Alternating Current; see entry.
  206.  
  207. @ ACT-I: Advanced Concepts Torus I; see entry.
  208.  
  209. @ AEC: (US) Atomic Energy Commission; see entry
  210.  
  211. @ AIC: Alfven Ion Cyclotron Instability; see entry
  212.  
  213. @ AIP:  American Institute of Physics; see entry
  214.  
  215. @ AJP:  American Journal of Physics; see entry
  216.  
  217. @ ALEX:  (see entry "ALEX" below)
  218.  
  219. @ AMBAL:  (see entry "AMBAL" below)
  220.  
  221. @ ANL: Argonne National Laboratory; see entry
  222.  
  223. @ ANS:  American Nuclear Society; see entry
  224.  
  225. @ APS:  American Physical Society; see entry
  226.  
  227. @ APS-DPP:  American Physical Society - Division of Plasma
  228. Physics; see entry.
  229.  
  230. # Ar:  Chemical symbol for the element Argon
  231.  
  232. @ ARIES: Advanced Reactor Innovative Engineering Study (?)
  233.            See Entry under ARIES
  234.  
  235. @ ASDEX: Axially Symmetric Divertor EXperiment; see entry
  236.  
  237. @ ASDEX-U: ASDEX-Upgrade; see entry for ASDEX.
  238.  
  239. @ ASME:  American Society of Mechanical Engineers
  240.  
  241. @ ATF:  Advanced Toroidal Facility; see entry.
  242.  
  243. * Absolute Instabilities: A class of plasma instabilities
  244. growing exponentially with time at a point in space, in
  245. contrast to convective instabilities (see entry).
  246.  
  247. * Absorption: In plasma physics, the loss of (electromagnetic)
  248. energy to a medium.  For instance, an electromagnetic wave
  249. which propagates through a plasma will set the electrons
  250. into motion.  If the electrons make collisions with other
  251. particles, they will absorb net energy from the wave.
  252.  
  253. * Absorption Coefficient: Measures the degree of wave
  254. absorption (see Absorption above); defined as the fraction
  255. of wave energy lost as the wave travels a unit distance.
  256.  
  257. & Activation: Activation occurs when a particle interacts
  258. with an atomic nucleus, shifting the nucleus into an
  259. unstable state, and causing it to become radioactive.
  260. In fusion research, where deuterium-tritium is a common
  261. fuel mixture, the neutron released when (D + T) combine
  262. to form (4He + n) can activate the reactor structure.
  263. Sometimes called "radioactivation."  See also activation
  264. product, activation analysis.
  265.  
  266. & Activation Analysis: Method for identifying and measuring
  267. chemical elements in a sample of material.  Sample is first
  268. made radioactive by bombardment with neutrons, charged
  269. particles, or gamma rays.  Newly formed radioactive atoms
  270. in the sample then give off characteristic radiations
  271. (such as gamma rays) that tell what kinds of atoms are
  272. present, and how many.
  273.  
  274. * Activation Product: The unstable nucleus formed when
  275. activation occurs.  (See activation above.)
  276.  
  277. & Adiabatic:  Not involving an exchange of heat between the
  278. system said to be adiabatic and the rest of the universe.
  279.  
  280. & Adiabatic Compression:  Compression (of a gas, plasma, etc.)
  281. not accompanied by gain or loss of heat from outside the system.
  282. For a plasma in a magnetic field, a compression slow enough that
  283. the magnetic moment (and other adiabatic invariants - see entry)
  284. of the plasma particles may be taken as constant.
  285.  
  286. * Adiabatic Invariant:  Characteristic parameters which do not
  287. change as a physical system slowly evolves; the most commonly
  288. used one in plasma physics is the magnetic moment of a charged
  289. particle spiraling around a magnetic field line.
  290.  
  291. * Aftercooling:  Cooling of a reactor after it has been
  292. shut down.
  293.  
  294. * Afterglow:  Recombination radiation emitted from a cooling
  295. plasma when the source of ionization (heating, etc) is removed.
  296. (See entry for recombination radiation.)
  297.  
  298. * Advanced Fuels:  There are several elements/isotopes which
  299. could be fused together, besides the DT fuel mixture.  Many such
  300. fuel combinations would have various advantages over DT, but
  301. it is generally more difficult to achieve fusion with these
  302. advanced fuels than with the DT mix.  See fuels section of FAQ
  303. for discussion.
  304.  
  305. > Advanced Concepts Torus I: (ACT-I)  A steady-state toroidal
  306. device built primarily for studies of RF heating (see entry)
  307. and RF current drive (see entry).  Operated at PPPL but shut
  308. down several years ago.
  309.  
  310. > Advanced Toroidal Facility: (ATF) A large stellarator device
  311. developed at Oak Ridge National Lab (ORNL), but recently mothballed.
  312. See Section 5 for more information.
  313.  
  314. > Alcator: Name given to a set of tokamaks designed and built at MIT;
  315. these machines are distinguished by high magnetic fields with
  316. relatively small diameters.  The high magnetic field helps create
  317. plasmas with relatively high current and particle densities.
  318. The current incarnation is Alcator C-mod, and is described further
  319. in Section 5.  Alcator C was donated to LLNL for use as the
  320. Microwave Tokamak eXperiment (MTX), now shut down.
  321.  
  322. > Alcator A:  First of the Alcator series of tokamaks at MIT;
  323. was operational from 1969 to 1982.
  324.  
  325. > Alcator C:  Commissioned in 1978; used extensively to study
  326. plasma confinement under strong ohmic heating (see entries).
  327. Also studied high-density plasmas and used frozen fuel pellet
  328. injection.  Set record values of Lawson product (density
  329. times confinement time; see entries) of 8 x 10^19 m^3-seconds.
  330. Was donated to Livermore (LLNL; see entry) for use as the
  331. Microwave Tokamak eXperiment (MTX: see entry), now shut down.
  332.  
  333. > Alcator C-mod:  Successor to Alcator C; actually a completely
  334. new device.  Currently operational; described in more detail in
  335. Section 5.
  336.  
  337. > Alcator DCT:  Proposed fully-superconducting extension of
  338. the Alcator series; never built.
  339.  
  340. * Alcator Scaling:  A proposed empirical law in which the
  341. energy confinement time is proportional to the product
  342. of the average density and the square of the plasma radius
  343. (see relevant entries).
  344.  
  345. > ALEX:  A single-cell, minimum-B magnetic mirror system
  346. (see entries) in which the magnetic field was generated by a
  347. baseball coil (see entry) wound on a 60 cm sphere.  Formerly
  348. operated at the Rensselaer Polytechnic Institute, Troy, New York.
  349.  
  350. * Alfven Ion Cyclotron instability: (AIC)  An electromagnetic
  351. microinstability near the ion cyclotron frequency; driven by
  352. the ion loss cone in a mirror device.  (See relevant entries.)
  353.  
  354. * Alfven velocity:  Phase velocity of the Alfven wave;
  355. equal to the speed of light divided by the square root
  356. of (1 plus the ratio of the plasma frequency to the cyclotron
  357. frequency for a given species).  i.e.,
  358.  
  359.      Va = c / SQRT(1 + plasma freq. / cyclotron freq.)
  360.  
  361. (As defined in Stix, _Waves in Plasmas_, 2nd ed. 1992, p. 31)
  362.  
  363. * Alfven waves: Transverse electromagnetic waves that are
  364. propagated along lines of magnetic force in a plasma.  The waves
  365. have frequency significantly less than the ion cyclotron frequency,
  366. and are characterized by the fact that the field lines oscillate
  367. (wiggle) with the plasma.  The propagation velocity depends on the
  368. particle density and the strength of the magnetic field.  "[Relatively]
  369. Low frequency ion oscillation in the presence of an equilibrium
  370. magnetic field.  Also called the transverse hydromagnetic wave along Bo.
  371. The torsional Alfven wave in cylindrical geometry was first measured
  372. in liquid mercury by B. Lehnert.  Alfven waves were first generated
  373. and detected in plasma by Allen, Baker, Pyle, and Wilcox in Berkeley
  374. and by Jephcott in England in 1959."  (quoting from Chen's book;
  375. see bibliography) - Albert Chou
  376.  
  377. ! Alfven, Hannes Olof:  Nobel Prize-Winning Plasma Physicist
  378. and Astronomer who first suggested the possibility of MHD waves
  379. in 1942.
  380.  
  381. * Alpha Channeling:  Term for an idea (so far theoretical)
  382. in magnetic confinement fusion; the idea is that plasma
  383. waves can be used to control the alpha particles produced
  384. in a fusion reactor, to transfer their energy directly to fuel
  385. ions, and to help push them out of the plasma.  This could
  386. potentially help to substantially improve the power output
  387. capabilities of fusion plasmas.
  388.  
  389. * Alpha emission:  Form of nuclear decay where the nucleus
  390. emits an alpha particle (see entry below).
  391.  
  392. * Alpha particle:  The nucleus of a Helium-4 atom; is a
  393. typical product of fusion reactions; also released
  394. in various nuclear decay processes.  Alpha particles readily
  395. grab electrons from other sources, becoming neutral helium;
  396. even energetic alpha particles are easily stopped by thin
  397. barriers (sheets of paper, dead layers of skin, etc.), so that
  398. as a radiological hazard alpha particles are only dangerous if
  399. they are generated inside one's body (where the skin cannot
  400. protect tissue from damage).  Alpha particles are common
  401. products in fusion reactions between light elements.
  402.  
  403. & Alternating Current: (AC) Electrical Current (see entry) which
  404. alternates in direction with time.  (For instance, household
  405. electric current is AC alternating at 60 oscillations/sec
  406. (60 Hertz) in the United States, and 50 Hertz in many other
  407. countries.)
  408.  
  409. > AMBAL:  An ambipolar trap (tandem mirror) located at
  410. Novosibirsk in Russia.  (Any additional information would
  411. be welcome.)
  412.  
  413. * Ambipolar Diffusion:  Diffusion process in which buildup
  414. of spatial charge creates electric fields which cause
  415. electrons and ions to leave the plasma at the same rate.
  416. (Such electric fields are self-generated by the plasma
  417. and act to preserve charge neutrality.)
  418.  
  419. % American Association for the Advancement of Science: (AAAS)
  420. Organization dedicated to promoting science research and
  421. education in the United States.  Publishers of _Science_.
  422.  
  423. % American Association of Physics Teachers: (AAPT)  Professional
  424. society of physics teachers in the United States.  Organizes
  425. conferences on physics education.  Publishers of _American
  426. Journal of Physics_ (AJP)
  427.  
  428. % American Institute of Physics: (AIP)  Organization dedicated
  429. to promoting physics research and the dissemination of physics
  430. knowledge; publishers of many physics books.
  431.  
  432. % American Nuclear Society: (ANS)  Professional society of nuclear
  433. scientists in the United States.
  434.  
  435. % American Physical Society: (APS)  Professional society of physicists
  436. in the United States.  Organizes major conferences and publishes
  437. many peer-reviewed journals.
  438.  
  439. % American Physical Society - Division of Plasma Physics: (APS-DPP)
  440. Branch of the APS for plasma physicists, including fusion scientists.
  441. The Annual Meeting of the APS-DPP is the largest plasma physics
  442. conference in the United States.
  443.  
  444. $ Ampere, kiloampere, megampere:  (from Herman) The standard
  445. unit for measuring the strength of an electric current
  446. representing a flow of one coulomb of electricity per second.
  447. 1 kiloampere = 1000 amperes; 1 megampere = 1,000,000 amperes.
  448. Common abbreviations:  A, amps, kiloamps, megamps, kA, MA
  449.  
  450. ! Ampere, Andre-Marie (1775-1836):  French physicist responsible
  451. for much of what is known about the fundamentals of electromagnetism.
  452.  
  453. & Ampere's Law:  General equation in electromagnetism relating
  454. the magnetic field and the currents generating it.
  455.  
  456. * Aneutronic Fuels:  Advanced fusion fuels which would not
  457. produce fusion neutrons.  See fuels section of FAQ for discussion.
  458.  
  459. $ Angstrom:  A unit of distance equal to 10^-10 meters or 10^-8 cm.
  460.  
  461. & Angular Momentum:  Momentum involved in the rotation of a body
  462. about an axis; conserved like ordinary momentum (see momentum).
  463. Angular momentum is defined as the cross product of ordinary momentum
  464. with the position vector running from the axis of rotation to the
  465. body whose angular momentum is being determined.  Torque is the
  466. rate of change of angular momentum with time.  (see also torque)
  467.  
  468. & Anisotropy:  Term used to describe a medium whose characteristic
  469. properties vary in with direction of travel through the medium.
  470. (e.g., velocity of light transmission, conductivity of heat or
  471. electric current, compressibility, etc.)
  472.  
  473. * Anomalous Diffusion:  Diffusion in most plasma devices,
  474. particularly tokamaks, is higher than what one would predict from
  475. understood causes.  The observed, "typical" diffusion is referred to
  476. as "anomalous" because it has not yet been explained.  Anomalous
  477. diffusion includes all diffusion which is not due to collisions
  478. and geometric effects.  While such effects were not understood
  479. when the term was coined, and most still aren't, diffusion due
  480. to well-understood wave phenomena is still 'anomalous'.  "Classical"
  481. diffusion and "Neo-classical" diffusion are the two well-understood
  482. diffusion theories, neither is adequate to fully explain the observed
  483. "anomalous" diffusion.  See also:  entries for classical and
  484. neoclassical diffusion.  (Acknowledgements to Philip Snyder)
  485.  
  486. * Antares:  Laser-target irradiation system (i.e., laser fusion
  487. research device) at Los Alamos National Lab; was operational in
  488. 1982.  (The author would welcome current information.)
  489.  
  490. & Aperture:  The opening in an optical system which restricts the
  491. size of the bundle of rays incident on a given surface.  (Usually
  492. circular and specified by diameter.)
  493.  
  494. * Applied-B Diode:  An ion diode with an applied magnetic field
  495. to prevent electrons flowing from cathode to anode.  The applied
  496. magnetic field also regularizes the electron swarm to reduce
  497. beam divergence.
  498.  
  499. * Arc:  A type of electrical discharge between two electrodes;
  500. characterized by high current density.  Similar in meaning
  501. to "spark" in common language.
  502.  
  503. % Argonne National Laboratory:  One of the U.S. Department of Energy
  504. basic-research Laboratories, located in Illinois... (need more info!)
  505.  
  506. > Argus:  Two-beam, 5-terawatt Nd-glass laser system used at Livermore
  507. (LLNL) for inertial-confinement fusion research from 1976 to 1981.
  508.  
  509. * ARIES: Set of four fusion reactor design studies which investigated
  510. the safety, economic, and environmental implications of various
  511. advances in fusion reactor science and technology.
  512.  
  513. * Ash:  Fusion reaction products trapped in a plasma.  Ash is
  514. bad because (a) it generally radiates more strongly than the fuel
  515. ions, and thus reduces energy confinement, and (b) it creates
  516. additional plasma pressure and/or reduces pressure available for fuel
  517. ions. (due to beta limits, see beta)  Controlling ash is a major
  518. area of fusion research.  Ideally one would be able to extract
  519. the ash ions after diverting an appropriate fraction of their
  520. energy to heating the fuel ions, and then convert the remaining ash
  521. energy to electricity.  Current research involves using RF waves to
  522. transfer energy from ash ions to fuel ions, and to push the ash into
  523. the scrape-off layer, where it can be collected via divertors.
  524. (See also scrape-off layer, divertors)
  525.  
  526. * Ash control - see ash, divertors.
  527.  
  528. * Ash removal - see ash, divertors.
  529.  
  530. * Aspect Ratio:  In toroidal geometry, the ratio of
  531. the major diameter (total width of the torus) to the
  532. minor diameter (width of a slice taken through one side
  533. of the ring).  (This would be much better with a picture!)
  534.  
  535. In inertial-confinement fusion, aspect ratio refers to
  536. the ratio of a fuel pellet's radius to its wall thickness.
  537.  
  538. & Atom:  (from Herman)  The smallest unit of an element that
  539. retains the characteristics of that element.  At the center
  540. of the atom is the nucleus, made up of neutrons and protons,
  541. around which the electrons orbit.  Atoms of ordinary hydrogen,
  542. the lightest element, consists of a nucleus of one proton
  543. orbited by one electron.  (Note:  distinct from a molecule,
  544. which is the smallest unit of a substance which retains the
  545. characteristics of that substance.  It takes far less
  546. energy to break apart a stable molecule into its constituent
  547. atoms than to divide a stable atom into two smaller atoms.)
  548. Note that in solids, atoms are typically two angstroms
  549. (2 x 10^-10 meters) apart; in air the gas molecules are about
  550. 30 angstroms apart.  A drop of water has on the order
  551. of 10^21 atoms in it.  Atoms are generally electrical neutral;
  552. when an atom acquires an electrical charge (by gaining or
  553. losing electrons) it is usually called an ion.
  554.  
  555. & Atomic Bomb, A-Bomb:  (from Herman) A weapon with a large
  556. explosive power due to the sudden release of energy when the
  557. nuclei of heavy atoms such as plutonium-239 or uranium-235
  558. are split.  This fission is brought about by the bombardment
  559. of the fuel with neutrons, setting off a chain reaction.
  560. The bomb releases shock, blast, heat, light, and lethal
  561. radiation.  The world's first atomic bomb was successfully
  562. tested by the United States on July 16, 1945.
  563.  
  564. % Atomic Energy Commission: United States governmental
  565. authority for atomic energy; split into ERDA and NRC in 1975.
  566. (may not be 100% correct)
  567.  
  568. & Atomic Mass:  Mass of an atom relative to 1/12th the mass
  569. of a carbon atom.  Approximately equal to the sum of the
  570. number of protons and neutrons in the nucleus of the atom.
  571.  
  572. & Atomic Number (Z):  The number of protons in a nucleus; same
  573. as the number of electrons in a neutral atom; determines the
  574. position of an element in the periodic table, and hence its
  575. chemical properties (see also isotope).
  576.  
  577. * Atomic Temperature:  The temperature corresponding to the mean
  578. kinetic energy of the neutral atoms in a plasma.  (If there were
  579. no ions or electrons, the atomic temperature would be what we
  580. normally think of as the temperature of a gas, such as the air.)
  581.  
  582. * Auger effect:  Transition of an electron in an atom from a
  583. discrete electronic level to an ionized continuous
  584. level with the same energy; also known as autoionization.
  585.  
  586. & Avogadro's number: N = 6.02497 x 10^23.  Number of particles
  587. in a mole of a substance.  Coefficient relating Boltzmann's
  588. constant to the ideal gas constant. This is the number of
  589. atoms per gram-atom.  See also: mole
  590.  
  591. > Axially Symmetric Divertor EXperiment (from Herman)
  592. (ASDEX, Asdex: Garching, Germany)  A large tokamak designed
  593. for the study of impurities and their control by a magnetic
  594. divertor.  The H mode or high mode of operation with neutral
  595. beam injection was first observed on ASDEX.
  596.  
  597. > Axially Symmetric Divertor EXperiment (ASDEX, Asdex):  "The original
  598. ASDEX, located in Garching, Germany and decommisioned in 1990(?),
  599. would qualify today as a medium-sized tokamak. It was designed for
  600. the study of impurities and their control by a magnetic divertor.
  601. The H mode or high mode of operation with neutral beam injection was
  602. first observed on ASDEX.  Its successor ASDEX-Upgrade (a completely
  603. new machine, not really an "upgrade") is larger and more flexible.
  604. It is the first tokamak whose toroidal and poloidal field coils are
  605. not linked, which will be a necessary design factor in a reactor.
  606. It will achieve parameters at the edge which are very similar to
  607. those needed for a power reactor." - Arthur Carlson
  608.  
  609. * Azimuth:  An angle measured clockwise relative to some
  610. reference point on a circle (e.g., "south" or "north").
  611.  
  612. * Azimuthal: Generally an angle, measured "around" an object.
  613. In spherical geometries, the angle which is *not* the "polar angle".
  614. On the earth, one incarnation of the azimuthal angle is the longitude
  615. of a location relative to the prime meridian through Greenwich,
  616. England.  In toroidal geometries, the longitude idea still applies,
  617. but the other angle is the "poloidal" angle, not the "polar" angle.
  618. The azimuthal direction is the "long way" around a torus.
  619. See also: poloidal.
  620.  
  621.  
  622.  
  623.  
  624. Archive-name: fusion-faq/glossary/b
  625. Last-modified: 4-Feb-1995
  626. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  627. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should
  628.      be useful to many people, and I encourage you to distribute
  629.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  630.  
  631. ===============================================================
  632. Glossary Part 2:  Terms beginning with "B"
  633.  
  634. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH
  635. AND PLASMA PHYSICS
  636.  
  637. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  638.  
  639. Guide to Categories:
  640.  
  641. * = vocabulary specific to plasma/fusion/energy research
  642. & = basic/general physics vocabulary
  643. > = device type or machine name
  644. # = name of a constant or variable
  645. ! = scientists
  646. @ = acronym
  647. % = labs & political organizations
  648. $ = unit of measurement
  649.  
  650. Citations and Acknowledgements appear in Section 11 of the FAQ.
  651.  
  652. ==================================================================
  653.  
  654. BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB
  655.  
  656. # B: variable used for Magnetic Field
  657.  
  658. # B: chemical symbol for the element boron; see entry
  659.  
  660. # Be: chemical symbol for the element beryllium; see entry
  661.  
  662. @ BCSS: Blanket Comparison and Selection Study (no entry)
  663.  
  664. @ BHP: Biological Hazard Potential; see entry
  665.  
  666. @ BPX: Burning Plasma eXperiment; see entry
  667.  
  668. @ BTU: British Thermal Unit; see entry
  669.  
  670. @ BWR: Boiling Water Reactor (fission); see entry
  671.  
  672. * Background Radiation:  Level of environmental radation due to
  673. "background" sources.  Background sources can be natural, such
  674. as cosmic rays and natural radioactive elements (principally
  675. radon, but including other elements such as isotopes of potassium
  676. (which people get substantial amounts of in foods like bananas)).
  677. They can also be man-made, such as from fossil-fuel combustion,
  678. everyday leakage from nuclear activities, and leftover from
  679. atmospheric nuclear weapons tests.  Background radiation is
  680. usually distinguished from acute radiation, such as from medical
  681. x-rays, nuclear accidents, radioisotope therapy, or other short-term
  682. doses.  The man-made contribution to background radiation is
  683. quite small compared to the natural contribution; medical uses
  684. dominate human exposure to acute radiation.
  685.  
  686. & Backscattering:  Deflection of incident particle / radiation
  687. through an angle greater than 90 degrees relative to the original
  688. direction of motion/propagation.
  689.  
  690. * Ballooning Instability:  See Ballooning Mode
  691.  
  692. * Ballooning Mode:  A mode which is localized in regions of
  693. unfavorable magnetic field curvature ("bad curvature") and
  694. which becomes unstable when the force due to pressure
  695. gradients (grad p) is greater than the mean magnetic
  696. pressure force (grad B^2)/(8*pi).
  697.  
  698. * Banana Orbit:  The fast spiraling of an charged particle around a
  699. magnetic field line is accompanied by a slow movement ("drift") of
  700. the center of the sprial.  Projected onto a poloidal plane, the drift
  701. orbit has the shape of a banana.  These orbits are responsible for
  702. neo-classical diffusion (see entry).
  703.  
  704. $ Barn:  Unit of area equal to 1x10^-24 square centimeters
  705. (or 1x10^-28 square meters).  Commonly used in describing
  706. cross sections of atomic, nuclear, and particle interactions.
  707. (see cross section).
  708.  
  709. * Baseball Coils:  Used in magnetic-mirror geometries to
  710. produce a minimum-B configuration; so-called because of their
  711. resemblance to the characteristic shape of lacing on a baseball.
  712.  
  713. * Beam:  stream of particles or electromagnetic radiation
  714. travelling in a single direction.
  715.  
  716. * Beam-Beam Reaction:  Fusion reaction which occurs from the
  717. collision of two fast ions originating in injected neutral beams.
  718.  
  719. * Beam Dump:  A mass of shielding material which absorbs
  720. the energy of a beam of particles or electromagnetic radiation.
  721.  
  722. * Beam-Plasma Reaction:  Fusion reaction which occurs from the
  723. collision of a fast beam ion with a thermal plasma ion.
  724.  
  725. * Beam Splitter:  Optical device for dividing a beam of
  726. electromagnetic radiation into two or more separate beams.
  727.  
  728. * Beam-Wall Reaction:  Fusion reaction which occurs from the
  729. collision of a fast beam ion with an ion embedded in or adsorbed
  730. onto the reactor wall.
  731.  
  732. * Bean-Shaped Plasma:  A toroidal plasma indented on the inboard
  733. side (that is, on the side with the "donut hole"); results in
  734. additional stability to ballooning modes (see entry).  Moderate
  735. indentation (does, can, may?) provide access to the
  736. second-stability region (high beta).  (see relevant entries)
  737.  
  738. ! Becquerel, Antoine-Henri:  French scientist and discoverer of
  739. radioactivity; co-winner of Nobel Prize.  (See Curie)
  740.  
  741. $ Becquerel:  Unit of radioactivity equal to 1 disintegration per
  742. second.  (see Curie)
  743.  
  744. * Bellows:  Flexible mechanical structure with walls like those
  745. of an accordion.
  746.  
  747. * Bernstein Mode:  Type of mode which propagates perpendicular
  748. to the equilibrium magnetic field in a hot plasma.  The waves
  749. have their electric field nearly parallel to the wave propagation
  750. vector (nearly longitudinal).  The modes propagate in
  751. frequency ranges lying between integer harmonics of the
  752. electron cyclotron frequency.  Named after Ira Bernstein.
  753.  
  754. & Beryllium: (Be)  Element with atomic number 4 (four protons).
  755. May be useful in multiplying fusion neutrons to enhance tritium
  756. production in a lithium blanket; rather hazardous to handle.
  757. (See relevant terms mentioned.)
  758.  
  759. * Beta, or beta-value:  Ratio between plasma kinetic pressure and
  760. magnetic-field pressure; proportional to the ratio between plasma
  761. kinetic energy density and magnetic field energy density.  Beta
  762. is usually measured relative to the total, local field
  763. (loosely called beta toroidal), but sometimes the plasma pressure
  764. relative to only the poloidal component of the field (beta poloidal)
  765. or relative to some external field (like the maximum field at the
  766. magnetic coils) is more useful. There is also a normalized beta
  767. (beta_N) of interest when discussing the beta limit (see entry).
  768. (lots of help from Art Carlson with the above.)
  769.  
  770. "Because the cost of a reactor is strongly influenced by the
  771. strength of the magnetic field that must be provided, beta values
  772. are directly related to the economics of fusion power production.
  773. Beta is usually expressed as a percentage, with 5% generally
  774. believed to be the minimum value required for an economical
  775. fusion reactor." - from the PPPL WWW page on PBX-M.
  776. See also: pressure, kinetic pressure, magnetic pressure,
  777. second stability.
  778.  
  779.  
  780. * Beta-Normal:  Beta-N, the normalized beta, is beta relative to
  781. the beta limit (see below).
  782.  
  783. * Beta-Poloidal:  Beta-P is the same as the ordinary beta, except
  784. only the poloidal field is used in calculating the magnetic field
  785. pressure.  Beta-P is > 1 in many modern tokamaks.
  786.  
  787. * Beta Emission:  Form of nuclear decay where a neutron splits
  788. into a proton plus electron plus neutrino set.  The proton
  789. stays in the nucleus but the electron ("beta ray") is ejected.
  790.  
  791. * Beta Limit, also called Troyon Limit: If the plasma pressure in
  792. a tokamak becomes too high, the so-called ballooning modes become
  793. unstable and lead to a loss of confinement (sometimes catastophic,
  794. sometimes not). The exact value at which this occurs depends
  795. strongly on the magnetic field B, the plasma minor radius a, and
  796. the toroidal plasma current I, such that maximum value of the
  797. normalized beta, beta_N=beta*B*a/I, is around 4% (with B in Teslas,
  798. a in meters, and I in Mega-amperes).  The exact value depends on
  799. details of the plasma shape, the plasma profiles, and the safety
  800. factor. (Beta entries provided by Art Carlson.)
  801.  
  802. * Beta Particle / Beta Ray:  Original term used for electrons
  803. (and positrons) ejected from decaying nuclei via beta emission.
  804. (Label derives from the old days when we had various kinds of
  805. radiation emission, and they were labeled alpha, beta, and
  806. gamma (the first letters of the Greek Alphabet) because no one
  807. really knew what any of them were.)
  808.  
  809. * Beta value:  See "beta" just above.
  810.  
  811. * Biasing:  [from Art Carlson] The vacuum vessel of a tokamak
  812. (or other device) has a variety of structures--limiters, divertor
  813. plates, the wall itself. These are usually mechanically and
  814. electrically connected, but it is possible to bias (charge) them to
  815. different voltages relative to each other. This allows some control
  816. over the electric fields and currents around the plasma, which can
  817. influence, for example, the thickness of the scrape-off-layer, the
  818. transition between L- and H-mode, and the equilibrium configuration.
  819. Biasing experiments are being done on DIII-D, TEXTOR, and TdeV.
  820.  
  821. * Binary Collisions:  Collisions involving only two particles;
  822. multiparticle collisions (eg, three-body collisions) are usually
  823. neglected/approximated...
  824.  
  825. * Binding Energy:  Energy required to separate two objects;
  826. conversely, energy released when two objects are allow to bind
  827. together.  Equivalent to the mass defect (see entry) via E=mc^2.
  828.  
  829. * Biological Hazard Potential (BHP):  Measure of the hazard posed by
  830. a given quantity of radioactive material in which the variation in
  831. biological effects of the various elements are accounted for.
  832. (See also integrated biological hazard potential, IBHP)
  833.  
  834. & Biot-Savart Law:  General formula for determining the magnetic
  835. field due to a steady line (not space) current.  Related to Ampere's
  836. Law.
  837.  
  838. * Blanket: a region surrounding a fusion reactor core within
  839. which the fusion neutrons (if any) are slowed down, heat
  840. is transferred to a primary coolant, and tritium is bred
  841. from lithium (if tritium is used as fuel).  In hybrid
  842. applications, fertile materials (U-238 or Th-232) are located
  843. in the blanket for conversion into fissile fuels.
  844.  
  845. * Bohm diffusion: A rapid loss of plasma across magnetic field
  846. lines caused by microinstabilities.  Theory formulated by the
  847. physicist David Bohm.  From Chen's book
  848. (see bibliography): "Semiempirical formula for the diffusion
  849. coefficient given by Bohm in 1946 (noted by Bohm, Burhop, and
  850. Massey, who were developing a magnetic arc for use in uranium
  851. isotope separation)."  Bohm diffusion was proposed (not derived
  852. from first principles) to scale as 1/B rather than the 1/B^2
  853. scaling predicted by classical diffusion.  A 1/B scaling results
  854. from assuming that particles diffuse across field lines at an
  855. optimum rate (effective collision frequency=cyclotron frequency).
  856. The 1/B scaling is observed (approximately) in most reactors.
  857. (Acknowledgements to Philip Snyder)  See also: diffusion,
  858. microinstabilities, field lines...
  859.  
  860. * Boiling Water Reactor (BWR):  Class of fission reactor where
  861. water is used as a coolant and allowed to boil into steam.
  862. (I don't remember much more about it - any help out there?)
  863.  
  864. & Boltzmann constant: k = 1.38 x 10^-16 erg/degree. This
  865. is the ratio of the universal gas constant to Avogadro's number.
  866. It is also used to relate temperatures (Kelvin) to energies (ergs
  867. or Joules) via E = (constant of order unity) * kT.
  868.  
  869. & Boltzmann Distribution:  See Maxwell-Boltzmann distribution;
  870. distribution function.
  871.  
  872. * Boltzmann Equation:  Fundamental equation in kinetic theory
  873. which describes the evolution of the distribution function.
  874. (See also Vlasov equation.)
  875.  
  876. * Bootstrap Current:  Currents driven in toroidal devices by
  877. neo-classical diffusion (see entry).  They may amount to a
  878. substantial fraction of the net current in a tokamak reactor,
  879. thus lengthening the pulse time or decreasing the power needed
  880. for current drive.
  881.  
  882. & Boron: (B)  Fifth element (Z=5) in the periodic table; has
  883. 5 protons; potential use as an aneutronic fuel.  (See FAQ section
  884. 1, part on reactions.)  Also useful as a neutron-absorber.
  885.  
  886. * Boronization:  Energy confinement in a fusion plasma depends
  887. strongly on the average atomic number (Z) of the elements in the
  888. plasma.  Boronization refers to a process whereby boron (atomic
  889. number 5) is injected into a plasma and used to coat the walls
  890. of the reactor; the effect is that impurities from the reactor
  891. walls which enter the fusion plasma are primarily boron (which
  892. has a fairly low Z) rather than the higher-atomic-number metals
  893. typically used in reactor structures.  Boronization has been
  894. associated with improved fusion plasma performance.  Boronization
  895. is an example of Wall Conditioning.  See also Boron, atomic number,
  896. wall conditioning, impurities.
  897.  
  898. * Bounce Frequency:  The average frequency of oscillation of
  899. a particle trapped in a magnetic mirror as it bounces back
  900. and forth between its "turning points" in regions of high
  901. magnetic field.  (See also trapped particle, turning points,
  902. banana orbit).
  903.  
  904. * Boundary Layer:  In fluid flow, a narrow region next to a
  905. fixed boundary or surface where the fluid velocity rapidly
  906. changes from zero to some finite value.  The term has been
  907. generalized to situations with similar mathematics.
  908.  
  909. * Branching Ratio:  In a fusion reaction involving two nuclei,
  910. there are typically a variety of possible sets of products which
  911. can form.  The branching ratio for a particular set of products
  912. is the probability that that set of products will be produced.
  913.  
  914. * Breakeven:  there are several types:
  915.         Commercial:  When fusion power can be converted into enough
  916.                 electric power to power the reactor and generate enough
  917.                 electricity to cover the costs of the plant at economically
  918.                 competitive rates. (?)
  919.         Engineering:  When enough energy can be generated from the
  920.                 fusion power output to supply power for the reactor and
  921.                 generate a surplus; sort of commercial breakeven without
  922.                 the economic considerations. (?)
  923.         Scientific:  When fusion power = input power; Q=1.
  924.                 (See also Lawson Criterion)
  925.                 Extrapolated - projected for actual reactor fuel using
  926.                         an alternative fuel.
  927.                 Actual - determined using the actual fusion fuel to be
  928.                         used in the reactor (typically DT).
  929.  
  930. * Breeder Material:  In D-T fusion, refers to lithium or
  931. lithium-containing substances which are placed in the
  932. blanket to convert the fusion neutrons back into tritium,
  933. using nuclear transmutation of lithium isotopes.
  934.  
  935. * Breeder Reactor:  Class of nuclear reactor (could be fission
  936. or fusion) which uses some of the nuclear byproducts (generally
  937. neutrons) to transmute non-fuel materials to new materials which
  938. can be used for fuel in other reactors, in such a way that
  939. the reactor creates more fuel than it consumes (breeding).
  940. Term usually refers to reactors which breed fission fuel.
  941. Use of breeder reactors would greatly extend the fuel supply for
  942. nuclear fission energy, but also creates additional opportunities
  943. for diversion of fissile materials to weapons production and
  944. could exacerbate proliferation of nuclear weapons.
  945.  
  946. & Bremsstrahlung:  (German for "Braking Radiation")  Electromagnetic
  947. radiation from a charged particle as it slows down (decelerates),
  948. or as it changes direction due to near collisions with other particles.
  949. Similar to synchrotron radiation (see also).  In a plasma
  950. bremsstrahlung occurs when electrons (which are lighter and generally
  951. move faster) collide with ions (which are heavier and generally move
  952. slower); the acceleration/deceleration of the electrons causes them
  953. to radiate bremsstrahlung.
  954.  
  955. & Brewster's Angle:  The angle of incidence at which
  956. electromagnetic waves reflected from a dielectric medium are
  957. completely polarized perpendicular to the plane of incidence;
  958. the component polarized parallel to the plane of incidence is
  959. completely transmitted.
  960.  
  961. * British Thermal Unit:  Unit of energy needed to raise a pound of
  962. water by one degree fahrenheit; equal to 252 calories or 1055 Joules.
  963. (See also calorie, joule).  Not part of the metric system.
  964.  
  965. > Bumpy Torus:  I believe this concept tries to combine mirror
  966. concepts with toroidal ones.  My understanding is that it is
  967. essentially a series of mirrors stuck end to end and bent into
  968. a ring.  - Albert Chou (corrections / enhancements welcome!)
  969.  
  970. * Bunching:  A technique for spatial compression of a pulse
  971. in a beam of charged particles.
  972.  
  973. * Bundle Divertor:  Divertor concept where a toroidal field
  974. coil extracts a "bundle" of toroidal field lines (flux) and
  975. forms a separatrix in the toroidal field.  (Hard to do
  976. and tends to mess up axisymmetry of the torus; not used much.)
  977.  
  978. > Burning Plasma eXperiment (BPX):  Proposed U.S. successor to TFTR;
  979. never funded.  See also: CIT, TPX.
  980.  
  981. * Burnout:  Rapid reduction in the neutral particle density
  982. in a plasma discharge; occurs when the ionization rate (which
  983. converts neutrals to ions and electrons) exceeds the rate
  984. of recombination (which converts ions to neutrals) and the
  985. rate of influx of neutral particles.
  986.  
  987.  
  988. Archive-name: fusion-faq/glossary/c
  989. Last-modified: 4-Feb-1995
  990. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  991. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should
  992.      be useful to many people, and I encourage you to distribute
  993.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  994.  
  995. ===============================================================
  996. Glossary Part 3:  Terms beginning with "C"
  997.  
  998. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH
  999. AND PLASMA PHYSICS
  1000.  
  1001. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  1002.  
  1003. Guide to Categories:
  1004.  
  1005. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  1006. & = basic physics vocabulary
  1007. > = device type or machine name
  1008. # = name of a constant or variable
  1009. ! = scientists
  1010. @ = acronym
  1011. % = labs & political organizations
  1012. $ = unit of measurement
  1013.  
  1014. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  1015. ==================================================================
  1016.  
  1017. CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC
  1018.  
  1019. # c: Speed of light; 3.0x10E+8 meters/second or 3.0x10E+10 cm/sec
  1020.  
  1021. @ CAMAC: Computer Automated Measurement and Control
  1022.  
  1023. @ CANDU: CAnadian Deuterium-Uranium class of fission reactor;
  1024. see entry
  1025.  
  1026. > CASCADE:  See entry (not an acronym as far as I know).
  1027.  
  1028. @ CCD: Charge Coupled Device
  1029.  
  1030. @ CGS: Centimeters, Grams, Seconds; see CGS Units
  1031.  
  1032. @ CGS Units: see entry below; see also CGS above.
  1033.  
  1034. @ CFFTP:  Canadian Fusion Fuels Technology Project; see entry.
  1035.  
  1036. @ CIT: Compact Ignition Tokamak; see entry
  1037.  
  1038. @ COE: Cost of Electricity
  1039.  
  1040. @ CT: Compact Torus; see entry
  1041.  
  1042. @ CTX Facility:  Compact Toroid Experimental facility; see entry.
  1043.  
  1044. @ cw:  Continuous Wave (distinct from pulsed).
  1045.  
  1046. @ CY: Calendar Year (as opposed to Fiscal Year, FY)
  1047.  
  1048. $ cm: centimeters; unit of distance.  See also centi-
  1049.  
  1050. * C-Coil:  C-shaped magnet coil
  1051.  
  1052. * Calorimeter:  In conventional fusion research, this name
  1053. refers to any device used to measure power or energy in
  1054. a laser or particle beam.  (e.g., for ICF or neutral beam
  1055. heating or a magnetically-confined plasma.)
  1056.  
  1057. * Canadian Deuterium-Uranium Fission Reactor:  Nuclear fission
  1058. reactor type developed in, and prominent in, Canada; characterized
  1059. by use of heavy water (deuterium instead of hydrogen, D2O) as
  1060. moderator and coolant.  Neutrons absorbed by the deuterium create
  1061. a source of marketable tritium.
  1062.  
  1063. * Canadian Fusion Fuels Technology Project:  Fusion power
  1064. development project, jointly funded by the National Research
  1065. Council of Canada, the Province of Ontario, and Ontario
  1066. Hydro (energy company and project manager), to develop
  1067. and internationally apply technologies related to management
  1068. of fusion fuels.  (Any current info, anyone?)
  1069.  
  1070. & Carbon: (C)  Sixth element (Z=5) in the periodic table; has
  1071. 6 protons; often described as the basis of life on earth because
  1072. of its chemical properties; has potential for use with silicon
  1073. as a low-activation structural material for fusion reactors,
  1074. in the form silicon carbide.  (See relevant parts of FAQ
  1075. section 2.)  Also useful as a neutron moderator.  See also
  1076. low-activation materials.
  1077.  
  1078. & Carnot Efficiency:  maximum possible efficiency for conversion
  1079. of thermal energy to useful work (such as electrical energy),
  1080. as determined by the laws of thermodynamics.  The Carnot efficiency
  1081. (eta) for conversion of thermal to electric energy (e.g., the upper
  1082. limit on efficiency of a steam turbine) is given by
  1083. (eta) = [ (T-hot) - (T-cold) ] / (T-hot).  That is, one gets the
  1084. efficiency from the values of the input and output temperatures
  1085. (measured in Kelvin).
  1086.  
  1087. & Capacitor:  device used to store electrical energy by accumulating
  1088. charges on nearby conductors.  Energy may be stored and withdrawn
  1089. at varying rates.  Used in short-pulse plasma devices where only
  1090. a moderate amount of energy is needed.
  1091.  
  1092. * Capacity Factor:  Index (typically in percent) indicating the
  1093. average power supplied by an energy plant, relative to its
  1094. maximum rated capacity.
  1095.  
  1096. * Capital:  Economic term for wealth of a permanent nature, rather
  1097. than that which is consumed; includes money and other financial
  1098. goods, plant & equipment, etc. (I'm not an economist - anyone
  1099. know any better?)
  1100.  
  1101. > CASCADE:  An inertial-fusion energy conversion concept where
  1102. a flowing, replenished layer of ceramic granules (in a rotating
  1103. chamber) protects the chamber wall from the fusion environment
  1104. while absorbing neutrons, breeding tritium fuel, and serving as
  1105. the high-temperature heat exchange fluid.
  1106.  
  1107. & Celsius: Temperature scale where zero degrees corresponds to the
  1108. freezing point of water (32 Fahrenheit) and 100 degrees corresponds
  1109. to the boiling point (212 Fahrenheit).  Zero celsius = 273.16 Kelvin.
  1110.  
  1111. * Centering Force:  Term for the mutual attraction
  1112. between the parallel currents in the inboard leg of the toroidal
  1113. field coils in a toroidal magnetic fusion system (e.g., a tokamak).
  1114. The portion of the coil running "through the doughnut hole" is
  1115. attracted towards the center of the hole.
  1116.  
  1117. & Centi-:  metric prefix indicating 1/100th of a given unit.
  1118. e.g., one centimeter is 1/100th of a meter.
  1119.  
  1120. & Centigrade: see Celsius
  1121.  
  1122. & CGS Units:  System of measurement where the fundamental units
  1123. are centimeters, grams, and seconds.
  1124.  
  1125. & Chain Reaction: (from Herman) A self-sustaining series of
  1126. chemical or nuclear reactions in which the products of the
  1127. reaction contribute directly to the propagation of the process.
  1128.  
  1129. * Channel Transport:  In inertial fusion research using light
  1130. ion drivers, describes the use of current-carrying plasma
  1131. channels (which are magnetically confined to the channel) to
  1132. transport electron or ion beams between the ion diode and the
  1133. fusion target.  This allows the ion source to stand back from
  1134. the target.
  1135.  
  1136. & Charge Density:  See density, and apply to electrical charge.
  1137.  
  1138. & Charge, Electrical:
  1139.      As a noun:  A fundamental physical attribute of a
  1140. particle, which characterizes the particle's electromagnetic
  1141. interaction with other particles and with electric and magnetic
  1142. fields.  (See also particle, field)
  1143.  
  1144.      As a verb:  Storing energy in a battery or electric capacitor by
  1145. running a current through it; opposite of discharge.  (It is possible
  1146. to charge most capacitors in either direction, but batteries charge
  1147. one way, and discharge the other.)
  1148.  
  1149. * Charge Exchange:  Phenomenon in which an ion colliding with
  1150. a molecule (or an atom) neutralizes itself by capturing an electron
  1151. from the molecule/atom, and transforming the molecule/atom into a
  1152. positive radical/ion.
  1153.  
  1154. * Charge Transfer:  see charge exchange
  1155.  
  1156. * Charged Particle:  a particle which carries a positive or
  1157. negative electrical charge.  In plasma physics, this typically
  1158. means an ionized atom or molecule, or an electron.
  1159.  
  1160. * China Syndrome:  American jargon/slang for a nuclear fission
  1161. meltdown accident (see meltdown) in which the molten nuclear core
  1162. heats and melts the ground beneath it, thus sinking into the
  1163. earth, and heading towards China (which is roughly on the opposite
  1164. side of the globe).
  1165.  
  1166. * Classical Confinement:  Plasma confinement in which energy transfer is
  1167. via classical diffusion; best possible case for magnetically
  1168. confined plasmas.  See entry for classical diffusion below.
  1169.  
  1170. * Classical Diffusion:  In plasma physics, diffusion due solely
  1171. to scattering (collisions) of charged particles (with unlike
  1172. charges) via electrical ("Coulomb") interactions.  (See also diffusion.)
  1173.  
  1174. * Coherent Radiation:  Any form of radiation in which the phase
  1175. relationship between sections of the wave at different locations is
  1176. not random (or incoherent!).  Typical example is a laser beam, in
  1177. which the phase is more or less uniform across the beam, and changes
  1178. along the beam in accordance with the wavelength.  Radiation in
  1179. which the photons tend to "agree" with one another, rather than
  1180. being randomly distributed.
  1181.  
  1182. * Cold Plasma Model:  Model of a plasma in which the temperature is
  1183. neglected with respect to the effects of interest.
  1184.  
  1185. * Collision:  Refers to the close approach of two or more
  1186. particles, photons, atoms, nuclei, etc, during which such quantities
  1187. as energy, momentum, and charge may be altered.  More-or-less
  1188. synonymous with "scattering," except in scattering one generally
  1189. thinks of one of the particles as being at rest, and the other
  1190. colliding particles "scatter" from their initial direction of
  1191. motion due to the collision.
  1192.  
  1193. & Collision Cross-Section:  Effective surface area of a particle
  1194. when it collides with another; describes probability of collisions
  1195. between the two particles.
  1196.  
  1197. * Collisionless Plasma Model:  Model of a plasma in which the density
  1198. is so low, or the temperature so high, that close binary (two-body)
  1199. collisions have practically no significance (on certain timescales)
  1200. because the time scales of interest are smaller than the
  1201. collision time.  Yields valid physical results for timescales
  1202. much shorter than the average collision time in a real plasma.
  1203.  
  1204. & Collision Time:  Typical time which passes between the time
  1205. a particle collides, and when it collides again.  Inverse of the
  1206. collision frequency; equal to the mean free path divided by the
  1207. particle's velocity.  The collision time decreases with increasing
  1208. density, and increases with increasing temperature.
  1209.  
  1210. > Compact Ignition Tokamak (CIT): Proposed U.S. successor to TFTR;
  1211. never funded.  See also, BPX, TPX.
  1212.  
  1213. > Compact Torus:  Any of a series of axially symmetric fusion
  1214. configurations having closed flux surfaces (like a tokamak, not
  1215. like a mirror machine), but having no material objects piercing
  1216. the core (as do the toroidal field coils of a tokamak).  These
  1217. devices have an inherently low aspect ratio, approximately unity.
  1218. The most successful variants are the spheromak and the Field
  1219. Reversed Configuration.  See also: low aspect ratio, spheromak,
  1220. field-reversed configuration. (Arthur Carlson,
  1221. awc@ipp-garching.mpg.de)
  1222.  
  1223. > CTX Facility (Compact Toroid Experimental facility):
  1224. Los Alamos facility to investigate plasma physics of compact
  1225. toroids.  (No longer in operation?)
  1226.  
  1227. * Compression Waves:  Also known as density waves (I think!);
  1228. waves where the quantity which oscillates is the density of the
  1229. medium, that is the medium at a given point alternately
  1230. compresses and expands.  Low-amplitude compression waves in
  1231. air or water are commonly known as sound waves; shock waves
  1232. are a high-amplitude form.  See also waves.
  1233.  
  1234. & Conductivity:  Degree to which a substance transmits (conducts)
  1235. a given physical property, such as heat or electricity.
  1236. See electrical conductivity, thermal conductivity.
  1237.  
  1238. * Confinement, Classical:  See classical confinement.
  1239.  
  1240. * Confinement, Electrostatic:  See electrostatic confinement.
  1241.  
  1242. * Confinement, Inertial:  See inertial confinement.
  1243.  
  1244. * Confinement, Magnetic:  See magnetic confinement.
  1245.  
  1246. * Confinement Time:  There are several types.  The general
  1247. definition is that tau = [total]/[loss per unit time];
  1248. hence Tau_E = [total energy]/[energy loss per unit time].
  1249.  
  1250. Tau_[E, N, ...] is the amount of time the plasma is contained
  1251. by magnetic fields before its [energy (E), particles (N or P)]
  1252. leak / dissipate away.  The different types are, in general,
  1253. similar but not equal.
  1254. (Note note note:  Tau_E is NOT electron confinement time!)
  1255.  
  1256.  
  1257. > Constance:  Small mirror devices; formerly operated at MIT.
  1258.  
  1259. * Containment Vessel:  Gas-tight shell or other enclosure
  1260. around a fusion (or fission) reactor, to prevent accidental
  1261. leakage of radioactive contents.
  1262.  
  1263. * Controlled Thermonuclear Fusion:  The process in which
  1264. light nuclei, heated to a high temperature in a confined
  1265. region, undergo fusion reactions under controlled conditions,
  1266. with associated release of energy which may be harnessed
  1267. for useful purposes.
  1268.  
  1269. * Coolant:  Substance circulated through a device (including
  1270. fusion reactors, fusion reactor magnets, etc.) to remove or
  1271. transfer heat.  Common types include water, helium, and
  1272. liquid-metals such as sodium (Na).
  1273.  
  1274. * Cooperative Phenomena:  The motion of interacting particles
  1275. acting collectively, rather than individually.  Includes
  1276. plasma oscillations, turbulence, and instabilities.  (Plasmas
  1277. are distinguished from collections of individual particles
  1278. in that they exhibit cooperative phenomena, whereby the plasma
  1279. particles "cooperate" with one another.  Early fusion researchers
  1280. who devised fusion schemes based upon theories where plasmas
  1281. acted as merely a collection of individual particles (and
  1282. therefore sought to confine only individual particles) often
  1283. found themselves frustrated at the ability of plasma
  1284. cooperative phenomena (such as MHD instabilities) to thwart
  1285. their efforts.
  1286.  
  1287. * Core plasma:  Hot plasma at the center of a fusion reactor;
  1288. distinguished from edge plasma.  The core plasma does not
  1289. directly feel the effects of the divertor or limiter in the
  1290. way the edge plasma does.  (More info anyone?)
  1291.  
  1292. * Corona: The outermost (?) part of a star's atmosphere;
  1293. characterized by high temperatures and low densities; home to
  1294. many plasma phenomena.
  1295.  
  1296. * Corrosion:  Chemical interactions between a fluid, (such
  1297. as lithium or water coolant) and the containing material
  1298. (such as stainless steel), which results in wall material
  1299. dissolving into the fluid, and possibly degradation of
  1300. the mechanical properties of the containing structure
  1301.  
  1302. $ Coulomb: standard unit of electric charge.  A single electron or
  1303. proton has a charge of (+/-) 1.6022E-19 coulombs.  Hence there are
  1304. 6.2414E+18 electrons in a coulomb of electrons.
  1305.  
  1306. * Coulomb Collision:  An interparticle collision where Coulomb's Law
  1307. (electrical attraction and repulsion) is the governing force.
  1308. (See Coulomb's Law)  Coulomb collisions have a number of interesting
  1309. properties, but these are better described in textbooks.  The
  1310. interaction of the charged particles with each other's electric
  1311. fields results in deflections of the particles away from their
  1312. initial paths.
  1313.  
  1314. & Coulomb Force:  See Coulomb's Law.  Also called
  1315. "electrostatic force."
  1316.  
  1317. * Coulomb Ionization:  Ionization produced by Coulomb forces
  1318. between a moving particle ("projectile") and another particle
  1319. it interacts/collides with ("target").
  1320.  
  1321. & Coulomb's Law:  Force law governing the electrical interaction
  1322. between charged particles.  Force is proportional to (charge of
  1323. first particle) * (charge of second particle) / (square of separation
  1324. between particles).  Constant of proportionality depends on system
  1325. of units used.  (In SI units, it is 1/(4*pi*epsilon-0), where
  1326. epsilon-0 is the permittivity of free space = 8.854 x 10^-12 )
  1327.  
  1328. & Cross Section:  (usually symbolized with a lower-case Greek sigma)
  1329. In physics this usually refers to the (apparent) area presented
  1330. by a target particle to an oncoming particle (or electromagnetic
  1331. wave).  This measures the probability of an interaction occuring.
  1332. For typical interactions between ions and electrons, or between
  1333. two nuclei, these cross sections are generally measured in barns.
  1334. (See relevant entries.)
  1335.  
  1336. & Cryogenic:  Loosely, "very cold".  Used to describe systems which
  1337. operate at very low temperatures.  Superconducting magnetic field
  1338. coils currently need to operate at cryogenic temperatures (e.g.,
  1339. liquid helium at 4 Kelvin).
  1340.  
  1341. * Curie:  Unit of radioactivity roughly equal to the rate of
  1342. radioactive decay of a gram of radium; named after Marie
  1343. Curie (see below).  Corresponds to 3.7 x 10^10
  1344. disintegrations/second (37 billion).  (See Becquerel)
  1345.  
  1346. ! Curie: Marie and Pierre; husband-wife pair of French scientists.
  1347. Pierre's name is attatched to the "Curie point" in magnetism, which
  1348. is not discussed here. He and his wife shared with Antoine-Henri
  1349. Becquerel the Nobel Prize for physics in 1903. Marie Curie,
  1350. a.k.a. Madame Curie, received the Nobel Prize for chemistry
  1351. in 1911, becoming the first person to receive more than
  1352. one Nobel Prize.  She remains the only person to receive Nobel
  1353. Prizes in different fields. (I believe - RFH)
  1354.  
  1355. & Current Density:  Amount of current flowing through a substance,
  1356. per unit area perpendicular to the direction of current flow.  (See
  1357. also density)
  1358.  
  1359. * Current Drive:  Any of a variety of techniques used to cause
  1360. current flow in a plasma.  See inductive current drive, RF current
  1361. drive, non-inductive current drive.  Usually applied to schemes
  1362. used to generate current in tokamaks and other toroidal devices
  1363. which require internal plasma currents.  See also: bootstrap current.
  1364.  
  1365. * Cusped Geometry:  I can't figure out how to explain this one in
  1366. words; suffice it to say that this is a description of a magnetic
  1367. field configuration where the magnetic field lines, rather than
  1368. closing in on themselves, tend to squirt out and form cusps at
  1369. certain points; I recommend you look this up in a plasma physics
  1370. text (e.g., Chen - see bibliography entry) to really understand it.
  1371. The magnetic field lines are everywhere convex towards the center.
  1372. Such a geometry is interesting because it is theoretically stable
  1373. against a variety of MHD instabilities.
  1374.  
  1375. > Cyclops:  Single-chain, 0.6 terawatt Nd-glass laser system at
  1376. Lawrence Livermore National Laboratory that was used for laser
  1377. studies and inertial-confinement fusion experiments in 1975-1976.
  1378.  
  1379. * Cyclotron:  Particle accelerator in which a magnetic field causes
  1380. particles to orbit in circles, and an oscillating electric field
  1381. accelerates the particles.
  1382.  
  1383. * Cyclotron Frequency:  Number of times per second that a particle
  1384. orbits in a magnetic field.  (Often, and incorrectly, called the
  1385. Larmor frequency.  The cyclotron or gyrofrequency is twice the
  1386. Larmor frequency of precession.)
  1387.  
  1388. * Cyclotron Radius:  Radius of orbit of charged particle about
  1389. a magnetic field line.  Also called gyroradius, Larmor radius.
  1390.  
  1391. * Cyclotron Radiation:  See synchrotron radiation
  1392.  
  1393. * Cyclotron Resonance:  Charged particles in a magnetic field
  1394. resonate with (and absorb energy from) an electric field
  1395. (perpendicular to the magnetic field) which oscillates at
  1396. the particles' cyclotron frequency, or at a harmonic
  1397. (multiple) of that frequency.
  1398.  
  1399. * Cyclotron Resonance Heating:  see Electron Cyclotron Resonance
  1400. Heating, Ion Cyclotron Resonance Heating.
  1401.  
  1402.  
  1403.  
  1404.  
  1405.  
  1406. Archive-name: fusion-faq/glossary/d
  1407. Last-modified: 4-Feb-1995
  1408. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  1409. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should
  1410.      be useful to many people, and I encourage you to distribute
  1411.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  1412.  
  1413. ===============================================================
  1414. Glossary Part 4:  Terms beginning with "D"
  1415.  
  1416. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH
  1417. AND PLASMA PHYSICS
  1418.  
  1419. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  1420.  
  1421. Guide to Categories:
  1422.  
  1423. * = vocabulary specific to plasma/fusion/energy research
  1424. & = basic/general physics vocabulary
  1425. > = device type or machine name
  1426. # = name of a constant or variable
  1427. ! = scientists
  1428. @ = acronym
  1429. % = labs & political organizations
  1430. $ = unit of measurement
  1431.  
  1432. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  1433. ==================================================================
  1434.  
  1435. DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD
  1436.  
  1437. @ D: nuclear/chemical symbol for deuterium/deuteron
  1438.  
  1439. @ DC, dc:  Direct Current; see entry
  1440.  
  1441. @ DCLC:  Drift Cyclotron Loss Cone instabilities; see entry.
  1442.  
  1443. @ DT:  Deuterium-Tritium; see entry labeled DT Fuel
  1444.  
  1445. @ DIII-D:  not an acronym (anymore); see entry
  1446.  
  1447. @ DOE:  Department of Energy (United States); see entry
  1448.  
  1449. @ dpa:  Displacements per atom; see entry
  1450.  
  1451. @ DPP:  Division of Plasma Physics; see APS-DPP
  1452.  
  1453. * D-shaped plasma:  A toroidal plasma whose cross section
  1454. (poloidal plane) is a D (instead of a circle).  A D-shape
  1455. has a higher beta limit (see entry) than a circular shape.
  1456.  
  1457. * Debye Length: The characteristic distance over which charges are
  1458. shielded in a plasma.  See also: Debye shielding.
  1459. lambda_D = ( epsilon_0 k_B T_e / (n_e e^2) )^(1/2)
  1460. lambda_D[m] = (7.434*10^3)*(_e[eV])^(1/2)*n[m^(-3)]^(-1/2)
  1461. (Arthur Carlson, awc@ipp-garching.mpg.de)
  1462.  
  1463. ! Debye, Peter Joseph:  Physical chemist, studied behavior of
  1464. conductive solutions (plasmas have some similar behaviors).
  1465.  
  1466. * Debye Radius:  See Debye Length.
  1467.  
  1468. * Debye Sheath:  The region of strong electric field in front of
  1469. a material surface in contact with a plasma.  Its characteristic
  1470. thickness is the Debye length, and it is caused by Debye shielding
  1471. of the negative surface charge resulting from electrons flowing to
  1472. the surface much faster (initially) than the ions.  The lost
  1473. electrons leave behind a region of net positive charge which
  1474. gradually diminishes the strength of the electric field
  1475. over the debye length.  See also: Debye Length, Debye Shielding.
  1476. (Arthur Carlson, awc@ipp-garching.mpg.de, with modifications by
  1477. John Cobb, johncobb@uts.cc.utexas.edu)
  1478.  
  1479. * Debye Shielding:  If a positive (or negative) charge is inserted
  1480. into a plasma, it will change the local charge distribution by
  1481. attracting (repelling) electrons.  The net result is an additional
  1482. negative (positive) charge density which cancels the effect of the
  1483. initial charge at distances large compared to the Debye length.
  1484. (There is a corresponding effect of shielding by the ions, which,
  1485. for various and subtle reasons, usually is less important.)
  1486. See also: Debye Length.
  1487. (Arthur Carlson, awc@ipp-garching.mpg.de)
  1488.  
  1489. * Debye Sphere:  Sphere around a charged test particle whose
  1490. radius is equal to the Debye length.
  1491.  
  1492. & Decay, Radioactive: See radioactive decay.
  1493.  
  1494. * Decay Modes:  Different pathways for decay of radioactive nuclei.
  1495. The decay modes for a given unstable state can include beta
  1496. emission (negative = electron, positive = positron), electron
  1497. capture, alpha emission, fission, and gamma emission.
  1498. (Did I miss any?) See entries for each mode for more information.
  1499.  
  1500. * Dee-Shaped:  see D-shaped plasma above.
  1501.  
  1502. * Degenerate Configuration:  Magnetic field configuration in
  1503. which the magnetic lines of force close exactly on themselves
  1504. after passing around the configuration a finite number of times.
  1505.  
  1506. * Dense Plasma Focus:  See Plasma Focus.  (Densities of up
  1507. to 10^26 particles/m^3 have been reported.)
  1508.  
  1509. & Density:  amount per unit of volume, or per unit surface area, or
  1510. per unit length. (Usually specified or clear from context which
  1511. of these is meant).  Several types:
  1512.  Charge density   - amount of charge per unit (volume, area, length)
  1513.         Current density  - current flow per unit transverse surface area.
  1514.         Energy density   - amount of energy per unit volume.
  1515.         Flux density     - flux per unit of transverse surface area.
  1516.         Mass density     - mass per unit volume.
  1517.         Number density   - number of particles per unit volume.
  1518.         Particle density - same as number density.
  1519.  
  1520. % Department of Energy:  (DOE) Department within the
  1521. executive branch of the U.S. government (at the cabinet
  1522. level) which has managed and overseen federally-sponsored
  1523. energy research.  The DOE was formed in 1977 from ERDA,
  1524. the Energy Research and Development Administration,
  1525. and (I think) the Atomic Enegy Commission (AEC).
  1526.  
  1527. & Deuterium: A heavy isotope of hydrogen whose nucleus
  1528. contains both a neutron and a proton.
  1529.  
  1530. * Deuteron: A deuterium ion; nucleus consisting of a proton
  1531. and a neutron.
  1532.  
  1533. * Diagnostics:  (from Herman) Procedures for determining
  1534. (diagnosing) the state of a plasma during an experiment;
  1535. also refers to the instruments used for diagnosing.
  1536.  
  1537. * Diamagnetic Effects:  Application of a magnetic field to a plasma
  1538. will tend to create circulating current within the plasma that will
  1539. reduce the strength of the magnetic field.
  1540.  
  1541. * Diffusion:  The interpenetration of one substance into another
  1542. as a result of thermal / random motion of the individual particles.
  1543. (e.g., the diffusion of a plasma across a magnetic field as a
  1544. result of collisions which cause particles to move along new
  1545. field lines.)  See also classical diffusion, neoclassical diffusion,
  1546. anomalous diffusion, transport.
  1547.  
  1548. * Direct Conversion:  The generation of electricity by direct
  1549. recovery of the kinetic energy of the charged fusion reaction
  1550. products.
  1551.  
  1552. & Direct Current:  Electric current which is unchanging in
  1553. time, or at least not oscillating.  Opposite of Alternating Current.
  1554.  
  1555. * Direct Drive:  An approach to inertial-confinement fusion
  1556. in which the energy of the driver (laser or particle beam)
  1557. is directly incident on the (usually spherical) target,
  1558. causing compression heating via ablation of the target surface.
  1559.  
  1560. * Dispersion Relation:  For a given wave, the dispersion relation
  1561. relates the temporal frequency of a wave (w, or omega) to its
  1562. wavenumber k and other physical quantities characteristic of
  1563. the system.  Dispersion relations can be quite simple
  1564. (e.g., w = k * c for light; c being the speed of light),
  1565. and they can also be quite complex, with interesting
  1566. mathematical structure.  The dispersion relation and its
  1567. mathematical structure provide important information
  1568. about the wave, including the phase and group velocities.
  1569. (See relevant entries.)  Note that the meaning of "dispersion
  1570. relation" is different in plasma physics than in other fields.
  1571.  
  1572. * Displacements Per Atom: (dpa)  This is a measure of the
  1573. amount of radiation damage in neutron-irradiated materials;
  1574. e.g., 10 dpa means each atom in the material has been
  1575. displaced from its structural lattice site and average of
  1576. 10 times (due to interactions between the atoms and the
  1577. energetic neutrons irradiating the material.)
  1578.  
  1579. * Disruption:  Plasma instabilities (usually oscillatory modes)
  1580. sometimes grow and cause disruptions of the carefully-engineered
  1581. plasma conditions in the reactor.  Major disruptions can cause
  1582. an abrupt temperature drop and the termination of the plasma.
  1583. Stored energy in the plasma is rapidly dumped into the rest
  1584. of the plasma system (vacuum vessel walls, magnet coils, etc.)
  1585. and can cause significant damage if precautions are not taken.
  1586.  
  1587. * Disruptive Instability:  Instability which causes a disruption;
  1588. see entry for disruption.
  1589.  
  1590. * Dissociative Recombination:  The combination of an electron
  1591. with a positive molecular ion, followed by dissociation of
  1592. the molecule in which the resulting atoms/molecules carry
  1593. off the excess energy released in the recombination.
  1594.  
  1595. & Distribution Function:  Function characterizing the density of
  1596. particles located at a given point in phase space (a combination
  1597. of either velocity or position coordinates) at a given time.
  1598. The velocity-space distribution function gives the number of
  1599. particles with a particular velocity; the position-space
  1600. distribution function is synonymous with the particle density
  1601. in position-space.  Different combinations of position and
  1602. spatial coordinates are useful in different problems.
  1603.  
  1604. * Divertor: Component of a toroidal fusion device that diverts
  1605. charged particles on the outer edge of the plasma into
  1606. a separate chamber where they strike a barrier and become
  1607. neutralized.  In a reactor, the divertor would incorporate a
  1608. system for pumping out the neutralized particles as exhaust
  1609. from the machine.  A divertor, like a limiter, prevents the
  1610. particles from striking and degrading the chamber walls
  1611. and dislodging secondary particles that would cool and
  1612. contaminate the plasma.  Whereas a limiter is a material
  1613. object used to limit the shape of the plasma, a divertor is a
  1614. magnetic-field construction.  The advantage of the divertor
  1615. is that it allows the neutralization region to be
  1616. removed from the main plasma.  See also: limiter.
  1617.  
  1618. * Doppler Broadening:  Frequency spreading which causes
  1619. broadening of single-frequency radiation (e.g., spectral
  1620. lines) when the radiating bodies (atoms, molecules, etc.)
  1621. have different velocities.  Radiation from each individual
  1622. radiating body has a different Doppler shift, and
  1623. the collection of radiations at different frequencies
  1624. broadens the peak of the line in an intensity-vs-frequency
  1625. plot.
  1626.  
  1627. & Doppler Effect:  Variation in the frequency of a
  1628. wave (as measured by an observer) due to relative motion
  1629. between the observer and the source of the wave.
  1630. (The observed frequency increases if the source is moving
  1631. towards the observer.)
  1632.  
  1633. & Doppler Shift:  The amount of change in the observed
  1634. frequency of a wave due to the Doppler effect; sometimes
  1635. called the Doppler frequency.
  1636.  
  1637. > DIII-D:  Latest in a series of tokamaks designed
  1638. by General Atomics (formerly GA Technologies) in San Diego
  1639. making plasmas with noncircular cross sections, including
  1640. kidney shapes and D-shapes.
  1641.  
  1642. * Doublet Device / Doublet Plasma:  Tokamak-type devices
  1643. where the plasma cross-section is kidney-shaped, with
  1644. a deep indentation in the middle so that the plasma has
  1645. two major rings of current (on top and bottom).
  1646.  
  1647. * Drift Cyclotron Loss Cone Instabilities:  (DCLC)
  1648. This is an electrostatic microinstability (frequencies
  1649. at harmonics of the ion cyclotron frequency) which is of
  1650. major concern in small mirror devices.  Mode is driven
  1651. by radial gradients in the electron density, and causes
  1652. loss of ions due to non-conservation of magnetic moment
  1653. (see adiabatic invariant) as they interact with the mode,
  1654. and are dispersed in velocity space into the loss cone.
  1655. Stabilization is accomplished by increasing the plasma
  1656. size and by partially filling the loss cone with a
  1657. continuous extermal warm plasma stream.
  1658.  
  1659. * Drift Motion:  Ordinarily particles placed in a magnetic
  1660. field will simply orbit in circles, but if the magnetic field
  1661. is not uniform, or curves, or there is an electrical field
  1662. perpendicular to the magnetic field, or another force is applied
  1663. perpendicular to the magnetic field, then the "guiding centers"
  1664. of the particle orbits will drift (generally perpendicular to
  1665. the magnetic field and to the applied force).  There are several
  1666. sorts of drifts; refer to a plasma physics text for more
  1667. information (see Section 11: Bibliography).  For a good
  1668. introduction at the undergraduate physics level, see Chen.
  1669.  
  1670. * Drift Pumping:  A process that removes ions trapped in
  1671. a thermal barrier using radial transport induced by an
  1672. exterally-applied radiofrequency field tuned to resonate
  1673. with the azimuthal drift frequency.
  1674.  
  1675. * Drift Surface:  Surface on which the guiding center of
  1676. a particle is constrained to move, due to the effects of
  1677. the laws of adiabatic invariance on its drift motion.
  1678.  
  1679. * Drift Velocity:  Characteristic velocity at which the center
  1680. of a particle's orbit ("guiding center") drifts when drift motion
  1681. (see above) occurs.
  1682.  
  1683. * Drift Waves:  Oscillations in a magnetically-confined plasma
  1684. arising in the presence of density gradients (such as at the
  1685. plasma's surface).  These resemble the waves that propagate
  1686. at the interface of two fluids with different density in
  1687. a gravitational field.
  1688.  
  1689. * DT Fuel:  (Deuterium-Tritium) Easiest fuel mixture to use
  1690. in achieving fusion; unless otherwise specified, probably refers
  1691. to a 50-50 (by numbers or by moles) mix of deuterium and tritium.
  1692.  
  1693. * Duty Factor:  Ratio of the duration of time when a system is
  1694. actually operating to the total time for a complete cycle
  1695. of the system.  e.g., if a tokamak experiment runs for 5 seconds
  1696. and then sits for 500 seconds while the power supplies are
  1697. recharged, then the duty factor is 1%.  Similar to capacity
  1698. factor for powerplants.
  1699.  
  1700. * Dye laser:  A type laser in which the active material
  1701. (the material which emits the laser light) is a dye.
  1702. These lasers are tunable when the dye has very large
  1703. molecules (such as acridine red or esculin) and the laser
  1704. action takes place between the first excited and ground
  1705. electronic states, because each of these states contains
  1706. a broad continuum band of vibrational-rotational levels.
  1707.  
  1708.  
  1709. Archive-name: fusion-faq/glossary/e
  1710. Last-modified: 4-Feb-1995
  1711. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  1712. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should
  1713.      be useful to many people, and I encourage you to distribute
  1714.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  1715.  
  1716. ===============================================================
  1717. Glossary Part 5:  Terms beginning with "E"
  1718.  
  1719. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH
  1720. AND PLASMA PHYSICS
  1721.  
  1722. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  1723.  
  1724. Guide to Categories:
  1725.  
  1726. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  1727. & = basic physics vocabulary
  1728. > = device type or machine name
  1729. # = name of a constant or variable
  1730. ! = scientists
  1731. @ = acronym
  1732. % = labs & political organizations
  1733. $ = unit of measurement
  1734.  
  1735. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  1736. ==================================================================
  1737.  
  1738. EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEE
  1739.  
  1740. # e:  symbol for the electron, for the unit electric
  1741.       charge (e = 1.6x10^-19 coulombs), and for a Euler's fundamental
  1742.       mathematical constant e = 2.71828...
  1743.  
  1744. # E:  Variable typically used for Energy or Electric Field
  1745. (usually in vector notation in the latter case; which is meant
  1746. is usually clear from context; when both are used in the same place
  1747. the energy is usually represented as U instead of E.)
  1748.  
  1749. @ EBT:  Elmo Bumpy Torus; see entry
  1750.  
  1751. @ EC:  European Community; see entry
  1752.  
  1753. @ ECDC:  Electron Cyclotron Discharge Cleaning; see entry
  1754.  
  1755. @ ECE:  Electron Cyclotron Emission; see entry
  1756.  
  1757. @ ECH:  Electron Cyclotron Heating; see entry
  1758.  
  1759. @ ECRH:  Electron Cyclotron Resonance Heating - same as ECH.
  1760.  
  1761. @ EF:  Equilibrium (vertical) Field Electromagnet Coil; see vertical field
  1762.  
  1763. $ ECU:  European Currency Unit
  1764.  
  1765. @ ELM:  Edge-Localized Mode; see entry
  1766.  
  1767. @ EM:  Electromagnetic
  1768.  
  1769. @ EM Wave:  Electromagnetic Wave; see entry
  1770.  
  1771. @ EPA:  Environmental Protection Agency (U.S.); see entry
  1772.  
  1773. @ ERDA:  Energy Research and Development Agency; see entry
  1774.  
  1775. @ ESECOM:  Reactor design study done in the mid 1980s to
  1776. evaluate the Environmental, Safety, and ECOnoMic potential
  1777. of different types of fusion and advanced fission reactors.
  1778.  
  1779. @ ESNET:  Energy Sciences NETwork; no entry yet
  1780.  
  1781. @ ETF:  Engineering Test Facility
  1782.  
  1783. @ EU:  European Union; see entry
  1784.  
  1785. @ eV:  Electron-volt; see entry
  1786.  
  1787. $ Exa:  metric prefix for 10^18 or 1,000,000,000,000,000,000
  1788.  
  1789. $ Exajoule:  unit of energy, 10^18 joules; often used as unit
  1790. of measure for world annual energy use.  Comparable in size to
  1791. a Quad (1 EJ = 0.948 Quads); see entry for Quad.
  1792.  
  1793. * E-Coil:  The plasma current driving (Ohmic Heating) coil
  1794. in a Doublet device (see entry for doublet).  Ideally the
  1795. E-coil makes no magnetic field in the confinement system. (?)
  1796.  
  1797. * E-Layer:  Cylinder of relativistic electrons gyrating in
  1798. a magnetic field, which produce a self-field strong enough
  1799. to dominate the externally applied field and produce a
  1800. field-reversal (where the B field changes sign) in the
  1801. system.  See Field-Reversed Configuration, Field-Reversed Pinch.
  1802.  
  1803. * Echoes:  Wave packets (pulses) which have been reflected
  1804. or otherwise returned to the detector, which are sufficiently
  1805. delayed and retain sufficient magnitude so that they are
  1806. perceived as a signal distinct from the one transmitted
  1807. directly.  (In other words, just like sound echoes, only
  1808. for analogous phenomena with other waves.)
  1809.  
  1810. * Eddy Current:  Electric current induced inside a conductor
  1811. when the conductor (a) moves through a nonuniform magnetic
  1812. field, or (b) experiences a change in the magnetic flux
  1813. through its surface.
  1814.  
  1815. * Eddy-Current Loss:  Energy loss due to eddy currents
  1816. circulating in a resistive material.
  1817.  
  1818. * Edge Localized Mode: (ELM) Mode found often in H-mode plasmas.
  1819. This is a temporary relaxation of the very high edge gradients
  1820. found in H-modes. It may be a relaxation back to the L-mode.
  1821. (Borrowed from a posting by Paul Stek)
  1822.  
  1823. * Edge Plasma:  Cooler, less dense plasma away from the center
  1824. of a reactor; affected by limiter or divertor, includes
  1825. scrape-off layer.  Distinguished from core plasma.  See entries
  1826. for relevant terms used.
  1827.  
  1828. * Edge-Localized Mode:  (info from Paul Stek)  Found often in
  1829. H-mode plasmas, this is a temporary relaxation of the very high
  1830. edge gradients found in H-modes. It may be a relaxation back
  1831. to the L-mode.
  1832.  
  1833. * Effective Collision Cross-section: (See collision cross section)
  1834.  
  1835. * Effective Collision Radius:  Effective size of a particle
  1836. equal to the square root of (cross section/pi).  Determines the
  1837. effective range of interaction of the particle.
  1838.  
  1839. * Effective Half-Life:  Time required for a radioactive substance
  1840. contained in a biological system (such as a person or an animal)
  1841. to reduce its radioactivity by half, as a combination result
  1842. of radioactive decay and biological elimination from the system.
  1843.  
  1844. & Eigenfrequency:  One of the characteristic frequencies at
  1845. which an oscillatory system can vibrate.
  1846.  
  1847. & Eigenfunction:  Function describing an eigenstate of a
  1848. system.
  1849.  
  1850. & Eigenstate:  One of the characteristic states of an
  1851. oscillatory system, such that the system does not leave the
  1852. state unless disturbed.  (?)
  1853.  
  1854. & Eigenvector:  Same thing as an eigenfunction, only from the
  1855. perspective that the eigenfunction is a "vector" in an
  1856. appropriate mathematical vectorspace.
  1857.  
  1858. * Eikonal Equation:  An equation for propagation of electromagnetic
  1859. or acoustic waves in an inhomogenous medium; valid only when the
  1860. scale length for variation in the properties of the medium is
  1861. small compared to a wavelength.  (Similar in character to WKB?)
  1862.  
  1863. & Elastic:  Term used to describe a process in which kinetic energy
  1864. is conserved; usually refers to (elastic) collisions or (elastic)
  1865. scattering.
  1866.  
  1867. & Electric Charge:  See charge, electrical.
  1868.  
  1869. & Electric Field:  A property of a patch of space which causes
  1870. the acceleration of electric charges located at that patch of
  1871. space.  The acceleration is given by a = qE/m, where q is the
  1872. charge, E the electric field vector, and m the mass of the
  1873. particle.
  1874.  
  1875. % Electric Power Research Institute: (EPRI)  Research organization
  1876. funded by the electric power utilities to study, well, electric
  1877. power.
  1878.  
  1879. * Electric Probe:  See Langmuir Probe.
  1880.  
  1881. & Electrical Conductivity:  Degree to which a substance conducts
  1882. electric current.  Can be defined by:
  1883.         (current density) = (conductivity) * (applied electric field)
  1884. Electrons and ions both contribute to current in proportion to
  1885. their mobility in the system.  In a plasma with a magnetic field,
  1886. there is no longer a one-to-one correspondence between current
  1887. and electric field.  Instead, the current in each direction can
  1888. be due to combinations of the electric fields in all the other
  1889. directions.  In this case, the current density and the
  1890. electric field are vectors, and the conductivity becomes a
  1891. tensor (matrix) which relates them.
  1892.  
  1893. * Electromagnetic Coupling:  A means of extracting energy from a
  1894. magnetically confined plasma, where the plasma expands and pushes
  1895. on the confining magnetic field, causing electrical energy to
  1896. be generated in the external field-generating circuits.
  1897.  
  1898. & Electromagnetic Force:
  1899.  
  1900. * Electromagnetic Radiation:  Radiation (such as radio waves,
  1901. microwaves, infrared, visible light, ultraviolet, x-rays, and
  1902. gamma rays) which consists of associated, interacting electric
  1903. and magnetic field waves which travel at the speed of light
  1904. (because electromagnetic radiation *is* light, except for the
  1905. variation in frequencies!).  All forms of electromagnetic
  1906. radiation can be transmitted through vacuum.  Electromagnetic
  1907. waves in plasmas are generally more complex in their behavior,
  1908. depending on their frequency.
  1909.  
  1910. & Electromagnetic Wave:  Wave characterized by combined oscillations
  1911. of both electric and magnetic fields.  The particle equivalent
  1912. is the photon.  There is a whole spectrum of electromagnetic
  1913. waves where the classes are distinguished by energy (or,
  1914. equivalently, wavelength or frequency); the spectrum of
  1915. electromagnetic waves includes radio waves, microwaves,
  1916. infrared light, visible light, ultraviolet light, x-rays, and
  1917. gamma rays.
  1918.  
  1919. & Electron:  Elementary particle with a negative electric
  1920. charge.  Electrons orbit around the positively charged nucleus
  1921. in an atom.  The charge on an electron is -1.6x10^-19 coulombs;
  1922. the electron has a mass of 9.11 x 10^-31 kg (about 1/1837
  1923. times that of a proton.)  The configuration of electrons around
  1924. an atom determines its chemical properties.  The positron
  1925. is the antiparticle to the electron, and is identical except
  1926. for having a positive charge.
  1927.  
  1928. > Electron Beam Fusion Accelerator:  See PBFA (Particle Beam
  1929. Fusion Accelerator)
  1930.  
  1931. * Electron Capture:  Nuclear decay process whereby a proton in
  1932. the nucleus absorbs an orbiting electron and converts to a
  1933. neutron.
  1934.  
  1935. * Electron Cyclotron Discharge Cleaning: (ECDC)  Using relatively
  1936. low power microwaves (at the electron cyclotron frequency) to
  1937. create a weakly ionized, essentially unconfined hydrogen plasma
  1938. in the vacuum chamber.  The ions react with impurities on the
  1939. walls of the tokamak and help remove them from the chamber.  For
  1940. instance, Alcator C-mod typically applies ECDC for a few days
  1941. prior to beginning a campaign, and a few hours before each day's run.
  1942.  
  1943. * Electron Cyclotron Emission: (ECE)  As electrons gyrate around in
  1944. a magnetic field (see also larmor radius or cyclotron radius),
  1945. they radiate radio-frequency electromagnetic waves.  This is
  1946. known as electron cyclotron emission, and can be measured to
  1947. help diagnose a plasma.
  1948.  
  1949. * Electron Cyclotron Heating: (ECH or ECRH)  Radiofrequency
  1950. (RF) heating scheme that works by injecting electromagnetic (EM)
  1951. wave energy at the electron cyclotron gyration frequency.
  1952. The electric field of the EM wave at this frequency looks to
  1953. a gyrating electron like a static electric field, and it
  1954. causes acceleration of the electron.  The accelerated
  1955. electron gains energy, which is then shared with other particles
  1956. through collisions, resulting in heating.
  1957.  
  1958. * Electron Cyclotron Wave:  Radiofrequency waves at the
  1959. electron cyclotron frequency.  See also Whistler.
  1960.  
  1961. * Electron Density:  Number of electrons in a unit volume.
  1962. See density for more info.
  1963.  
  1964. * Electron Temperature:  The temperature corresponding to
  1965. the mean kinetic energy of the free electrons in a
  1966. plasma.
  1967.  
  1968. $ Electron-volt: 1 eV = 1.6 x 10^-12 erg, or 1.6 x 10^-19 Joules.
  1969. This is a unit of kinetic energy equal to that of an electron
  1970. having a velocity of 5.93 x 10^5 m/sec.  This is the energy
  1971. an electron (or other particle of charge=1 such as a proton),
  1972. gains as it is accelerated through a potential difference
  1973. of 1 volt.  In plasma physics the eV is used as a unit of
  1974. temperature; when the mean particle energy is 1eV, the
  1975. temperature of the plasma is roughly 11,700 Kelvin.
  1976.  
  1977. * Electrostatic Analyzer:  A device which filters an
  1978. electrn beam (band-pass), permitting only electrons within
  1979. a narrow energy (velocity) range to pass.
  1980.  
  1981. > Electrostatic Confinement:  An approach to fusion based on
  1982. confining charged particles by means of electric fields, rather
  1983. than the magnetic fields used in magnetic confinement.  See
  1984. discussion in Section 4 for more information.
  1985.  
  1986. * Electrostatic Waves:  Longitudinal oscillations appearing in a
  1987. plasma due to a perturbation of electric neutrality.  For a cold
  1988. unmagnetized plasma, or at large wavelengths, the frequency of
  1989. these waves is by definition the plasma frequency.
  1990.  
  1991. & Element:  One of the fundamental chemical substances which
  1992. cannot be divided into simpler substances by chemical means.
  1993. Atoms with the same atomic number (# of protons) all belong
  1994. to the same element.  (e.g., hydrogen, helium, oxygen, lead)
  1995. (list and perhaps periodic table in
  1996. appendix?  isotope table with half-lives and decay modes
  1997. might also be useful.)
  1998.  
  1999. & Elementary Particles worth knowing about:
  2000.         (at the nuclear-energy level)
  2001.         electron & positron - seem to be stable
  2002.         proton - thought to be stable, life > 10^30 sec
  2003.         neutron - decays in ?10 min unless it's in a nucleus, which often
  2004.                 extends its life.
  2005.         other particles important for nuclear energy:
  2006.                 muon, neutrino (m,e,tau),
  2007.         photon
  2008.         muonic atoms
  2009.         pi-meson
  2010.  antiparticles
  2011.                 this part is new - maybe separate entries with listing
  2012.                 here??
  2013.  
  2014. > Elmo Bumpy Torus:  Bumpy Torus at ORNL; no longer operating.
  2015. See Bumpy Torus, ORNL.
  2016.  
  2017. * Elongation: parameter indicating the degree to which the cross
  2018. section of a toroidal plasma is non-circular. kappa=b/a, where "b"
  2019. and "a" are the vertical and horizontal minor radii. As kappa is
  2020. increased, the confinement in relation to the total current improves,
  2021. but the plasma also becomes more and more unstable to vertical
  2022. displacements. A circular plasma has kappa of 1, a common value for
  2023. elongated plasmas is 1.7, and the absolute limit is probably
  2024. around 2.
  2025.  
  2026. & Energy:  Typically defined as "the ability to do work".  Power
  2027. is the rate at which work is done, or the rate at which energy
  2028. is changed.  "Work" characterizes the degree to which the properties
  2029. of a substance are transformed.  Energy exists in many forms,
  2030. which can be converted from one to another in various ways.
  2031. Examples include:  gravitational energy, electrical energy,
  2032. magnetic and electric field energy, atomic binding energy (a form
  2033. of electrical energy really), nuclear binding energy, chemical
  2034. energy (another form of electrical energy), kinetic energy (energy
  2035. due to motion), thermal energy ("heat"; a form of kinetic energy
  2036. where the motion is due to thermal vibrations/motions), and so on.
  2037.  
  2038. * Energy Balance:  Comparison of energy put into a plasma with the
  2039. energy dissipated by the system; related to energy confinement.
  2040.  
  2041. * Energy Confinement Time:  See energy loss time.
  2042.  
  2043. * Energy Loss Time:  Characteristic time in which 1/e (or sometimes
  2044. 1/2) of a system's energy is lost to its surroundings.  In a plasma
  2045. device, the energy loss time (or the energy confinement time) is
  2046. one of three critical parameters determining whether enough
  2047. fusion will occur.  (See Lawson criterion)
  2048.  
  2049. * Energy Replacement Time:  Time required for a plasma to lose
  2050. (via radiation or other loss mechanisms) an amount of energy
  2051. equal to its average kinetic energy.
  2052.  
  2053. % Energy Research and Development Agency (ERDA):  US Agency created
  2054. by splitting of the AEC into ERDA and NRC in about 1975, charged
  2055. with managing US energy R&D (???).  Merged with ??? to become the
  2056. Department of Energy in about 1977. (???? correct? help??)
  2057.  
  2058. * Entropy Trapping:  The process of trapping an ordered beam of
  2059. particles in a magnetic field configuration (e.g., cusp geometry)
  2060. by randomizing the ordered motion of the particles, with
  2061. corresponding increase in the entropy of the system.
  2062.  
  2063. % Environmental Protection Agency:  Agency within the executive
  2064. branch of the U.S. government (under the Department of the Interior?
  2065. Independent?) charged with, well, protection of the environment.
  2066. Activities include research, regulatory, and cleanup functions.
  2067. (Any government people reading this who could help me out?)
  2068.  
  2069. * Equations of Motion:  Set of equations describing the time
  2070. evolution of the variables which describe the state of a
  2071. physical system.
  2072.  
  2073. * Equilibrium:  [ acknowledgements to John Cobb ]  An equilibrium is
  2074. a state of a system where the critical parameters do not change
  2075. significantly, within a given time frame. In the case when this time
  2076. frame is infinite, It is called a Thermodynamic equilibrium. There
  2077. are many cases where a plasma equilibrium is constant on some fast
  2078. time scale, but changes over some slower time scale. For example, an
  2079. IDEAL MHD equilibrium is constant over fluid time scales
  2080. (microseconds to milliseconds), but it will evolve on the slower
  2081. resistive or viscous time scales (milliseconds to seconds). All
  2082. terrestial plasmas are NOT in thermodynamic equilibrium, but they may
  2083. be constant over very long time periods.
  2084.  
  2085. An equilibrium is unstable when a small change in a critical
  2086. parameter leads the state of the system to diverge from the
  2087. equilibrium.  An equilibrium is stable when a small change in a
  2088. critical parameter leads to a "restoring force" which tends to
  2089. return the system to equilibrium.
  2090.  
  2091.  
  2092. * Equilibrium Field:  See Vertical Field
  2093.  
  2094. $ Erg / ergs:  CGS unit for energy.  1E7 ergs = 1 joule.
  2095.  
  2096. * Ergodic:  A mathematical term meaning "space-filling".  If a
  2097. magnetic field is ergodic, any field line will eventually pass
  2098. arbitrarily close to any point in space.  Closely related to
  2099. "chaotic".
  2100.  
  2101. * Ergodic Regime:  In this regime, a given magnetic field
  2102. line will cover every single point on a magnetic surface
  2103. (see magnetic surface or flux surface) if the rotational
  2104. transform (or q) is not rational.
  2105.  
  2106. * ESECOM:  Reactor design study done in the mid 1980s to
  2107. evaluate the Environmental, Safety, and ECOnoMic potential
  2108. of different types of fusion and advanced fission reactors.
  2109.  
  2110. * Eulerian Coordinates:  Coordinates which are fixed in
  2111. an inertial reference frame.
  2112.  
  2113. % European Community: see European Union
  2114.  
  2115. % European Union: (from Herman) Organization of European
  2116. countries (formerly European Community, EC, formerly European
  2117. Economic Community, EEC) established in 1967 to coordinate policies
  2118. on the economy, energy, agriculture, and other matters.  The original
  2119. member countries were France, Belgium, West Germany, Italy,
  2120. Luxembourg, and the Netherlands.  Joining later were Denmark,
  2121. Ireland, the United Kingdom, Greece, Spain, and Portugal.  Other
  2122. countries are in the process of joining now.
  2123.  
  2124. % Euratom:  European Atomic Energy Community.  International
  2125. organization established in 1958 by members of the European
  2126. Economic Community for the purpose of providing joint
  2127. funding and management of the scientific research of the
  2128. member countries - initially Belgium, France, Italy,
  2129. Holland, and West Germany.
  2130.  
  2131. * Excitation Radiation:  Line radiation (at characteristic
  2132. frequencies / wavelengths) as a result of the excitation
  2133. of excited states, and the subsequent de-excitation of
  2134. these states by radiative transitions.
  2135.  
  2136.  
  2137.  
  2138. Archive-name: fusion-faq/glossary/f
  2139. Last-modified: 4-Feb-1995
  2140. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  2141. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should
  2142.      be useful to many people, and I encourage you to distribute
  2143.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  2144.  
  2145. ===============================================================
  2146. Glossary Part 6:  Terms beginning with "F"
  2147.  
  2148. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH
  2149. AND PLASMA PHYSICS
  2150.  
  2151. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  2152.  
  2153. Guide to Categories:
  2154.  
  2155. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  2156. & = basic physics vocabulary
  2157. > = device type or machine name
  2158. # = name of a constant or variable
  2159. ! = scientists
  2160. @ = acronym
  2161. % = labs & political organizations
  2162. $ = unit of measurement
  2163.  
  2164. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  2165. ==================================================================
  2166.  
  2167. FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
  2168.  
  2169. # F:  Variable typically used for force; sometimes flux.
  2170.  
  2171. & F:  Chemical symbol for the element fluorine.
  2172.  
  2173. * FLiBe or flibe or FLIBE:  Fluorine-LIthium-BEryllium; see
  2174. entry "Flibe" below.
  2175.  
  2176. @ FEDC:  Fusion Engineering Design Center; see entry
  2177.  
  2178. @ FLR:  Finite Larmor Radius; see entry
  2179.  
  2180. @ FPD:  Fusion Power Demonstration facility; see DEMO.
  2181.  
  2182. @ FRC:  Field-Reversed Configuration; see entry
  2183.  
  2184. @ FY:  Fiscal Year; see entry
  2185.  
  2186. & Fabry-Perot Interferometer:  A type of interferometer with
  2187. two parallel mirrors (with a variable separation of a
  2188. few centimeters) arranged so that incoming light is reflected
  2189. between them multiple times before ultimately being transmitted.
  2190. Useful in spectroscopy because it gives very good frequency
  2191. resolution without losing too much of the incident signal.
  2192.  
  2193. * Faraday Rotator:  A device which rotates the plane of
  2194. polarization of an optical-light pulse, typically by
  2195. using a glass disc suitably doped with a magnetic ion
  2196. and placed in a magnetic field.  These devices are used
  2197. to isolate (protect) a laser amplifier chain against
  2198. back-reflection from the laser target; the Faraday rotator
  2199. in this case gives a 90-degree phase change on the round
  2200. trip, so that the returning light is rejected by a
  2201. polarizer which transmits the outgoing light.
  2202.  
  2203. * Fast neutron:  Neutron with energy greater than roughly
  2204. 100,000 electron volts (100 keV).  Distinguished from slow or
  2205. thermal neutrons.  (See appropriation entries.)
  2206.  
  2207. * Fertile Material:  In nuclear physics, this refers to a nuclide
  2208. which converts to fissile material (see entry) upon neutron
  2209. capture and subsequent radioactive decay.  Examples include
  2210. Uranium-238 and Thorium-232.
  2211.  
  2212. & Field:  In physics, any macroscopic quantity which exists
  2213. (and typically varies) througout a region of space.  Standard
  2214. examples include Electric and Magnetic fields, velocity flow fields,
  2215. gravitational fields, etc.
  2216.  
  2217. & Field Lines:  Lines in space along which a field is either
  2218. changing or not changing (depends on the field) but which help
  2219. to create diagrams which characterize the behavior and effects
  2220. of the field.  For instance, electric field lines run in the
  2221. direction that the electric field will push charged particles;
  2222. the strength of the field is proportional to the density of
  2223. the field lines.  On the other hand, the magnetic force pushes
  2224. particles in a direction perpendicular to both the particle's
  2225. velocity and the direction of the magnetic field line.
  2226.  
  2227. > Field-Reversed Configuration:  A compact torus produced in a
  2228. theta pinch and having (in principle) no toroidal field.  The
  2229. potential advantages for a fusion reactor include a simple (linear)
  2230. machine geometry, an average plasma pressure close to the confining
  2231. field pressure, and physical separation of formation and burn
  2232. chambers.  The are predicted to be violently unstable to tilting, but
  2233. this is rarely observed.  See also: compact torus, theta pinch.
  2234. (Arthur Carlson, awc@ipp-garching.mpg.de)
  2235.  
  2236. * Field Shaping Coils:  Type of poloidal field coils (in a tokamak)
  2237. which create magnetic fields which shape and control the plasma.
  2238. Used to constrain horizontal and vertical displacements of the plasma,
  2239. as well as (in some configurations) produce non-circular plasma
  2240. cross sections (poloidal cross-section) and/or create one or more
  2241. divertor separatrices.  (See relevant entries.)
  2242.  
  2243. * Finite Larmor Radius:  In many plasma theories the size of the
  2244. Larmor radius (or gyroradius - see entries) is assumed to be
  2245. negligibly small, or infinitesimal.  Different effects occur when
  2246. the size of the Larmor radius is finite and needs to be considered.
  2247. (Anyone out there with a succint, but more detailed explanation?)
  2248.  
  2249. * First Wall:  The first physical boundary that surrounds a plasma.
  2250.  
  2251. * Fiscal Year (FY):  Year used to open and close accounting records;
  2252. not necessarily the same as the calendar year.  (For instance, the
  2253. U.S. government's Fiscal Year begins Oct 1 and ends Sept 30.)
  2254.  
  2255. * Fishbones:  Oscillations in soft x-ray emissions which occur
  2256. during intense neutral-beam heating; associated with a recurring
  2257. m=1 internal kink mode.  Mode was given its name from its
  2258. characteristic signal (looked like the bones of a fish, of course).
  2259. Fishbones are associated with loss of fast ions from the plasma
  2260. and are triggered by exceeding the upper limit on plasma beta.
  2261. (see relevant entries)
  2262.  
  2263. * Fissile Material:  Material containing a large number of
  2264. easily fissionable nuclei which give off multiple neutrons in
  2265. the fission process.  Usual meaning is that if a sufficiently
  2266. large amount of fissile material is put together, a fission
  2267. chain reaction can occur.  Sometimes used synonymously with
  2268. "fissionable material," i.e., material that *can* be fissioned
  2269. (though often under restricted circumstances, such as only with
  2270. thermal (slow) neutrons).  A more restricted meaning use of
  2271. fissile material limits the concept to those materials which can
  2272. be fissioned by neutrons of all energies (fast & slow).
  2273. Examples include Uranium-235 and Plutonium-239.
  2274.  
  2275. & Fission (Nuclear): Nuclear decay process whereby a large
  2276. nucleus splits into two smaller (typically comparably-sized)
  2277. nuclei (which are thus nuclei of lighter elements), with or
  2278. without emission of other particles such as neutrons.
  2279. When it occurs, fission typically results in a large energy
  2280. release.  Fission can occur spontaneously in some nuclei, but
  2281. is usually caused by nuclear absorption of gamma rays,
  2282. neutrons, or other particles.  See also spallation, radioactivity.
  2283.  
  2284. * Fission Bomb:  see atomic bomb, A-bomb.
  2285.  
  2286. * Fission Reactor:  (from Herman) A device that can initiate
  2287. and control a self-sustaining series of nuclear fissions.
  2288.  
  2289. * Flat-top:  Stable period in the middle of a tokamak
  2290. discharge, characterized by a flat, stable peak in a plot
  2291. of plasma (current, temperature) vs. time.
  2292.  
  2293. * Flibe:  Molten salt of Fluorine, Lithium, and Beryllium;
  2294. candidate blanket/coolant/breeder material for fusion reactors.
  2295.  
  2296. * Flute Instability:  Term used to describe an interchange
  2297. instability in which the perturbation is uniform parallel
  2298. to the magnetic field. In cyclindrical geometry, the structure
  2299. resembles a fluted column (as in classical architecture).
  2300. Occurs in some mirror machines.
  2301.  
  2302. & Flux:  The total amount of a quantity passing through a given
  2303. surface per unit time.  Typical "quantities" include field lines,
  2304. particles, heat, energy, mass of fluid, etc.  Common usage in
  2305. plasma physics is for "flux" by itself to mean "magnetic field
  2306. flux."
  2307.  
  2308. & Flux Density:  Total amount of a quantity passing through a
  2309. unit surface area in unit time.  See also flux, above.
  2310.  
  2311. * Flux freezing:  See frozen-in law.
  2312.  
  2313. * Flux surfaces:  See magnetic flux surfaces.
  2314.  
  2315. * Flux trapping:  See frozen-in law.
  2316.  
  2317. & F-number:  In optics, denotes the ratio of the equivalent focal
  2318. length of an objective lens to the diameter of its entrance pupil.
  2319.  
  2320. * Fokker-Planck Equation:  An equation that describes the time rate
  2321. of change of a particle's velocity as a result of small-angle
  2322. collisional deflections.  Applicable when the cumulative effect of
  2323. many small-angle collisions is greater than the effect of rarer
  2324. large-angle deflections.
  2325.  
  2326. & Force:  Rate of change of momentum with time.  Forces are said
  2327. to cause accelerations via F = ma (Newton's law).  There are four
  2328. primary forces known presently:  the gravitational, electromagnetic,
  2329. weak nuclear, and strong nuclear forces.  The gravitational and
  2330. electromagnetic forces are long-range (dropping as 1/distance^2),
  2331. while the nuclear forces are short range (effective only within
  2332. nuclei; distances on the order of 10^-15 meters).  The
  2333. electromagnetic force is much stronger than the gravitational force,
  2334. but is generally cancelled over large distances because of the
  2335. balance of positive and negative charges.  Refer to entries for each
  2336. force for more information.  See also momentum.
  2337.  
  2338. * Free Electron:  An electron not bound to an atom, molecule, or
  2339. other particle via electric forces.
  2340.  
  2341. * Free Wave:  A wave (e.g., electromagnetic) travelling in a
  2342. homogeneous infinite medium (no boundary conditions).
  2343.  
  2344. * Frozen-in Flow Law:  In a perfect conductor, the total magnetic
  2345. flux through any surface is a constant.  In a plasma which is nearly
  2346. perfectly conducting, the relevant surfaces move with the plasma;
  2347. the result is that the plasma is tied to the magnetic field, and
  2348. the field is tied to the plasma.  Motion of the plasma thus
  2349. deforms the magnetic field, and vice versa.
  2350.  
  2351. * Fusion (Nuclear): a nuclear reaction in which light atomic
  2352. nuclei combine to form heavier nuclei, typically accompanied
  2353. by the release of energy.  (See also Controlled
  2354. Thermonuclear Fusion)
  2355.  
  2356. % Fusion Engineering Design Center:  Facility managed by
  2357. ORNL and staffed mainly by industrial personnel; undertakes
  2358. detailed engineering design of planned fusion facilities.
  2359. (Is it still in operation?  The reference I have is out of date.)
  2360.  
  2361. * Fusion Reactor: Device which creates energy in a controlled
  2362. manner through fusion reactions.
  2363.  
  2364. > Fusion-Fission Hybrid: Proposed nuclear reactor relying
  2365. on both fusion and fission reactions.  A central fusion
  2366. chamber would produce neutrons to provoke fission in a
  2367. surrounding blanket of fissionable material.
  2368. The neutron source could also be used to convert other
  2369. materials into additional fissile fuels (breeder hybrid).
  2370. Safer than a plain fission reactor because the fission fuel
  2371. relies on the fusion neutrons, and therefore won't spontaneously
  2372. melt down.  On the other hand, hybrids are more complex because
  2373. of the fusion power core, and still generate fission's radioactive
  2374. byproducts.  But could be more economical and have easier technical
  2375. requirements than a straight fusion reactor.
  2376.  
  2377.  
  2378.  
  2379.  
  2380.  
  2381.  
  2382.  
  2383. Archive-name: fusion-faq/glossary/g
  2384. Last-modified: 4-Feb-1995
  2385. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  2386. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should
  2387.      be useful to many people, and I encourage you to distribute
  2388.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  2389.  
  2390. ===============================================================
  2391. Glossary Part 7:  Terms beginning with "G"
  2392.  
  2393. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH
  2394. AND PLASMA PHYSICS
  2395.  
  2396. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  2397.  
  2398. Guide to Categories:
  2399.  
  2400. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  2401. & = basic physics vocabulary
  2402. > = device type or machine name
  2403. # = name of a constant or variable
  2404. ! = scientists
  2405. @ = acronym
  2406. % = labs & political organizations
  2407. $ = unit of measurement
  2408.  
  2409. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  2410. ==================================================================
  2411.  
  2412. GGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGG
  2413.  
  2414. $ G:  abbreviation for Gauss; see entry
  2415.  
  2416. @ GA:  General Atomic; see entry.
  2417.  
  2418. @ GDC:  Glow Discharge Cleaning; see entry.
  2419.  
  2420. @ GN2:  Gaseous diatomic Nitrogen (N2)
  2421.  
  2422. @ GNP:  Gross National Product; see entry.
  2423.  
  2424. @ GW:  Gigawatt; see entry
  2425.  
  2426. @ GWe:  Gigawatt - electrical energy; see gigawatt
  2427.  
  2428. @ GWt:  Gigawatt - thermal energy; see gigawatt
  2429.  
  2430. & Gain:  (Amplification)  Increase in a signal transmitted
  2431. from one point to another through an amplifier.
  2432.  
  2433. # gamma:  Third letter in the Greek alphabet; variable used for
  2434. a number of things in phyics; in plasma physics gamma is often
  2435. used as the variable for growth rates of instabilities.
  2436.  
  2437. * Gamma Emission:  Nuclear decay process whereby the nucleus goes
  2438. from an excited state to a more stable state by emitting a gamma
  2439. ray.  (See entry for gamma ray.)
  2440.  
  2441. * Gamma Rays:  Electromagnetic radiation (photons) with energies
  2442. greater than (roughly) 100 keV (that is, 100,000 electron volts).
  2443. Gamma radiation frequently accompanies alpha and beta decays,
  2444. and always accompanies fission.  Gamma rays are highly penetrating
  2445. and are best shielded against using dense materials, such as
  2446. lead or depleted uranium.  (Gamma rays are similar to X-rays, but
  2447. are generally higher in energy and nuclear in origin.)  See
  2448. relevant entries for more info.
  2449.  
  2450. % Garching:  A town in Germany just north of Munich, where the Max
  2451. Planck Institute for Plasma Physics (see entry) is located.  "Garching"
  2452. in plasma physics frequently refers to the Max Planck Institute.
  2453.  
  2454. * Gas Blanket:  A cold, dense volume of gas surrounding a hot
  2455. plasma and used to protect a material wall from bombardment
  2456. by hot ions (with subsequent sputtering and impurity production).
  2457.  
  2458. ! Gauss, Carl Friedrich: (1777-1855) German mathmetician, astronomer
  2459. and physicist.
  2460.  
  2461. $ Gauss - unit of magnetic field strength (CGS units)
  2462. 10,000 gauss = 1 tesla (see also Tesla)
  2463.  
  2464. & Gaussian Units - See CGS Units
  2465.  
  2466. % General Atomic:  U.S. corporation involved in fusion research;
  2467. operates the DIII-D device in San Diego; see also Doublet III-D.
  2468. (Officially known as GA Technologies, I believe; or is that the
  2469. name of the parent company???)
  2470.  
  2471. & Getters:  Materials which absorb ("get") atoms and can be
  2472. used in purifying near-vacuum atmospheres.
  2473.  
  2474. $ Gigawatt:  Unit of power equal to 10^9 watts, 1000 megawatts,
  2475. or 1 million kilowatts.  See entry for watt.  1 gigawatt is a typical
  2476. size for a nuclear fission reactor, and is expected to be the typical
  2477. size of a fusion reactor.
  2478.  
  2479. * Glow Discharge:  Low-density, low-temperature plasma discharge
  2480. (such as in a fluorescent light) which, well, glows.  Sputtering
  2481. in glow discharges is useful in plasma processing of materials.
  2482. The voltage applied to the plasma must be greater than the
  2483. ionization potential of the gas used; most of the plasma voltage
  2484. drop is near the cathode, where the majority of ionization occurs.
  2485. Discharge is sustained by secondary electrons emitted when ions
  2486. or recombination radiation impact on the cathode; electrons are
  2487. accelerated away from the cathode and ionize neutral gas in the
  2488. discharge.
  2489.  
  2490. * Glow Discharge Cleaning:  Cleaning in which impurities are
  2491. removed by sputtering in a glow discharge. (?)
  2492.  
  2493. * Grad-Shafranov Equation:  Reduced MHD-equilibrium equation for
  2494. an axisymmetric, toroidal plasma.  (Similar reduced equations
  2495. can be derived for the cases of helical symmetry and for
  2496. the straight cylinder.)  Analytic and numerical studies of these
  2497. equations are important in exploring potential plasma
  2498. configurations.
  2499.  
  2500.  -> Additional info Contributed by James Crotinger, with minor
  2501. revisions:
  2502.  
  2503. The lowest order force balance in the plasma is simply that
  2504. the Lorentz force must be balanced by the pressure force.
  2505. This balance, combined with Maxwell's equations, determines
  2506. the equilibrium configuration of the magnetic field.  When
  2507. the toroidal configuration is axisymmetric, and the equilibrium
  2508. plasma flow is zero, the magnetic field may be written in
  2509. terms of a stream function \psi that satisfies the
  2510. Grad-Shafranov equation
  2511.  
  2512.             \Delta*\psi = - \mu_0 R^2 p'(\psi) - FF'(\psi).
  2513.         Here p is the plasma pressure and F = R B_\phi.
  2514. (R is the radial distance from the axis of the machine)
  2515.  
  2516. (Alternatively, leaving out the equation):
  2517.    In an axisymmetric torus, in the absence of equilibrium plasma
  2518.    fluid flows, the magnetic field may be written in
  2519.    terms of a scalar potential. When the plasma is in equilibrium
  2520.    (forces balance and the plasma is stationary), this scalar
  2521.    potential obeys a non-linear elliptic equation known as the
  2522.    Grad-Shafranov equation.
  2523.  
  2524.  
  2525. & Gradient:  Mathematical term for the operator which determines
  2526. the magnitude and direction of the greatest rate-of-change of a
  2527. given function with position.  Similarly used to describe such
  2528. a rate-of-change.  For instance, at a given point on a hill, the
  2529. slope of the hill in the steepest uphill direction is the gradient
  2530. of the altitude funtion for the hill.
  2531.  
  2532. & Gravitational Force:  Force which attracts two bodies together
  2533. based on the product of their masses and the reciprocal of
  2534. the square of their distances.  "Gravity" is the force field
  2535. created by one massive body (like the earth) which another body
  2536. (like you) will experience.
  2537.  
  2538. * Gross National Product:  Total value of goods and services
  2539. produced in a country; measure of economic strength of a nation.
  2540.  
  2541. $ Gray:  A unit of absorbed dose of radiation, equal to one
  2542. joule of energy per kilogram of mass.   1 Gray = 100 rads.
  2543. Defined relative to the material into which such radiation passed,
  2544. which should therefore be specified.
  2545.  
  2546. & Group Velocity:  This is derived from the dispersion relation
  2547. (see entry) as Vgroup = dw/dk; the group velocity is the rate
  2548. at which modulations or information within a wave travel through
  2549. a given medium.
  2550.  
  2551. * Guiding Center:  Particles placed in a magnetic field will
  2552. gyrate in circles around the magnetic field lines, and drift in
  2553. various directions.  The guiding center represents the
  2554. instantaneous center of the circular motion.  The idea is that
  2555. you can think of the guiding center as drifting, and the particle
  2556. as orbiting the guiding center.
  2557.  
  2558. * Gyrofrequency:  See cyclotron frequency.
  2559.  
  2560. * Gyromagnetic Ratio:  Ratio of the magnetic moment to the
  2561. angular momentum of a particle.  (see magnetic moment, angular
  2562. momentum)
  2563.  
  2564. * Gyroradius: radius of charged particle in magnetic field.
  2565. Same thing as cyclotron radius, Larmor radius.
  2566.  
  2567. * Gyrotron:  A device for producing microwave energy that
  2568. utilizes a strong axial magnetic field in a cavity resonator
  2569. to produce azimuthal bunching of an electron beam.
  2570.  
  2571.  
  2572.  
  2573. Archive-name: fusion-faq/glossary/h
  2574. Last-modified: 4-Feb-1995
  2575. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  2576. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should
  2577.      be useful to many people, and I encourage you to distribute
  2578.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  2579.  
  2580. ===============================================================
  2581. Glossary Part 8:  Terms beginning with "H"
  2582.  
  2583. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH
  2584. AND PLASMA PHYSICS
  2585.  
  2586. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  2587.  
  2588. Guide to Categories:
  2589.  
  2590. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  2591. & = basic physics vocabulary
  2592. > = device type or machine name
  2593. # = name of a constant or variable
  2594. ! = scientists
  2595. @ = acronym
  2596. % = labs & political organizations
  2597. $ = unit of measurement
  2598.  
  2599. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  2600. ==================================================================
  2601.  
  2602. HHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHHH
  2603.  
  2604. # H: chemical symbol for the element hydrogen; see entry
  2605.  
  2606. # He: chemical symbol for the element helium; see entry.
  2607.  
  2608. @ HIREX: High-REsolution X-ray spectroscopy
  2609.  
  2610. @ H-mode:  see high-mode
  2611.  
  2612. @ HTO:  (Hydrogen-Tritium-Oxygen)  Water with a tritium atom
  2613. replacing a hydrogen.  See entry for tritium.
  2614.  
  2615. * Half-life:  For a given quantity of a radioactive isotope,
  2616. there is a time period in which half the nuclei will decay to
  2617. a different state; this period is called the half-life.  Measured
  2618. half-lives range from less than millionths of a second (for very
  2619. short-lived isotopes) to billions of years (for isotopes which
  2620. are almost stable, but not quite).  The time in which half the
  2621. atoms of a particular radioactive isotope disintegrate
  2622. to another nuclear form.  By analogy, "half-life" can also be
  2623. used to describe similar time-periods for other sorts of
  2624. exponential decay phenomena.
  2625.  
  2626. * Hall Effect:  Transverse electric field which develops in a
  2627. conductor (as a result of the Lorentz Force acting on the charge
  2628. carriers) when current is driven across a magnetic field.
  2629.  
  2630. * Halo:  The cold, dense plasma formed outside the last closed flux
  2631. surface during a vertical displacement event. The large currents
  2632. which flow through this plasma stop the displacement and transfer the
  2633. force to the vacuum vessel. If care is not taken in design, the halo
  2634. currents can be large enough to threaten the structural integrity of
  2635. the vacuum vessel or in-vessel components.  Whereas the center of a
  2636. tokamak plasma is too hot for material probes to survive, probes
  2637. (such as magnetic-field coils) can sometimes be placed in the
  2638. halo, and can measure things such as the halo current (see below).
  2639. See also entry for vertical instability.
  2640.  
  2641. * Halo Current:  Currents in the halo region of a plasma discharge.
  2642. See entry for halo above.
  2643.  
  2644. * Hamada coordinates:  A particular magnetic-flux coordinate
  2645. system useful for MHD calculations.  In this system the current
  2646. density and magnetic field lines are straight and the Jacobian
  2647. of the coordinate transformation equals one.
  2648.  
  2649. & Hamiltonian Function:  Function arising from the Hamiltonian
  2650. approach to mechanics which characterizes the total energy of
  2651. a system as a function of generalized coordinates and momenta
  2652. and can be used to obtain the dynamical equations of motion
  2653. of the system.  (Consult an intermediate or advanced mechanics
  2654. text for more info.)
  2655.  
  2656. > Hard-core pinch device:  plasma pinch-discharge device using a
  2657. solid central conductor ("hard-core").  The discharge then occurs
  2658. in an annular region about the central conductor.
  2659.  
  2660. & Hartree-Fock approximation:  a refinement of the Hartree method
  2661. (see entry) in which one uses determinants of single-particle
  2662. wave functions rather than products, thereby introducing exchange
  2663. terms into the Hamiltonian.
  2664.  
  2665. & Hartree method:  An iterative, variational method of finding an
  2666. approximate quantum-mechanical wavefunction for a system of many
  2667. electrons, in which one attempts to find a product of
  2668. single-particle wave functions, each of which is a solution of
  2669. the Schrodinger equation with the field deduced from the charge
  2670. density distribution due to all the other electrons; also known
  2671. as the self-consistent field method.
  2672.  
  2673. & Heat exchanger:  device that transfers heat from one fluid
  2674. (liquid or gas) to another (or to an external environment).
  2675.  
  2676. * Heavy Hydrogen:  somewhat informal alternative name for deuterium.
  2677. (see entry for deuterium).
  2678.  
  2679. * Heavy Water:  (D2O)  Water with enriched content of deuterium
  2680. relative to hydrogen (greater than the natural abundance of 1 D
  2681. per 6500 H).  Heavy water is used as a moderator in some fission
  2682. reactors (see CANDU entry) because it slows down neutrons effectively
  2683. but also has a low collision cross-section for absorption of neutrons.
  2684.  
  2685. > Heliac:  A confinement configuration which superimposes an l=1
  2686. stellarator-type field upon a tokamak-like poloidal field.  The
  2687. resulting plasma configuration is a helix bent around into a loop.
  2688.  
  2689. * Helicity: (from John Cobb)  A measurement of the topological
  2690. "tangledness" of magnetic field lines. It is formally defined as the
  2691. scalar product of the magnetic vector potential with the magnetic
  2692. field, K = A dot B. If the plasma is perfectly conducting, then
  2693. helicity is a conserved quantity.  (Without resistance, field lines
  2694. cannot reconnect, and magnetic topology is conserved, so helicity is
  2695. conserved).  (See frozen-in flow).  If the plasma has a small amount
  2696. of resistivity, then Helicity is not exactly conserved.  However, the
  2697. total helicity inside of a given flux surface is often conserved to a
  2698. good approximation. In that case, the dynamics of a plasma can be
  2699. analyzed as an evolution toward a minimum energy state subject to the
  2700. constraint of a conserved total helicity (See Taylor State, J.B.
  2701. Taylor). This is often used in analyzing the equilibrium and
  2702. relaxation of RFP's and other toroidal devices.
  2703.  
  2704. > Helios Facility:  Los Alamos laser inertial fusion facility.
  2705.  
  2706. & Helium: Element whose nuclei all contain two protons.
  2707. Stable isotopes are 3He and 4He.  3He is rare on earth (only 1.3
  2708. ppm of naturally-occuring He), can be generated from decaying
  2709. tritium (half life of about 12 years), and is relatively abundant
  2710. in the crust of the moon.  Helium is the second most abundant element
  2711. in the universe and in the sun, and occurs at about (I believe)
  2712. 1 part per million in earth's atmosphere.  Helium is also found
  2713. in significant quantities in natural gas deposits.  The nucleus
  2714. of the He atom is also known as an alpha particle.  Helium is
  2715. chemically inert, behaves nearly as an ideal gas under a wide
  2716. range of pressures and temperatures, and can only be liquefied
  2717. at 4 Kelvin (at atmospheric pressures).  One mole of He weighs
  2718. 4 grams.
  2719.  
  2720. ! Hertz, Heinrich:  19th-century German physicist; first (?)
  2721. observed low-frequency electromagnetic waves.
  2722.  
  2723. $ Hertz:  Unit of frequency equal to one complete oscillation (cycle)
  2724. per second.  Common abbreviation is Hz.
  2725.  
  2726. * High-beta plasma:  A plasma in which the beta value (see entry)
  2727. is typically 0.1 to 1.
  2728.  
  2729. * High-mode or H-mode:  A regime of operation most easily
  2730. attained during auxiliary heating of diverted tokamak
  2731. plasmas when the injected power is sufficiently high.
  2732. A sudden improvement in particle confinement time leads to
  2733. increased density and temperature, distinguishing this mode
  2734. from the normal "low mode."  However, H-mode has been achieved
  2735. without divertors, auxiliary heating, or a tokamak.  (H-modes
  2736. have been observed in stellarators.)
  2737.  
  2738. & Holography:  A technique for recording and later reconstructing
  2739. the amplitude and phase distribution of a wave disturbance.
  2740.  
  2741. & Homopolar generator:  A direct-current generator in which the
  2742. poles presented to the armature are all of the same polarity,
  2743. so that the voltage generated in the active conductors has the
  2744. same polarity at all times.  A pure direct current is thus
  2745. produced without commutation.
  2746.  
  2747. * Hot cells:  Heavily radiation-shielded enclosure in which
  2748. radioactive materials can be handled by persons using remote
  2749. manipulators and viewing the materials through shielded windows
  2750. or periscopes.
  2751.  
  2752. * Hybrid diode:  An ion diode that uses a field coil in series
  2753. with the ion diode's accelerating gap to generate sufficient
  2754. magnetic flux in the diode for electron control.  The diode is
  2755. a combination of the Applied-B diode's ion source and the
  2756. Ampfion diode's field coil.
  2757.  
  2758. * Hybrid reactor:  see fusion-fission hybrid.
  2759.  
  2760. * Hybrid resonance:  A resonance in a magnetized plasma which
  2761. involves aspects of both bunching of lighter species parallel
  2762. to the magnetic field, characterized by the plasma frequency;
  2763. and perpendicular particle motions (heavier species) characterized
  2764. by the cyclotron frequency.
  2765.  
  2766. & Hydrogen: (H) Element whose nuclei all contain only one proton.
  2767. Isotopes are protium (p, no neutrons) deuterium (D or d,
  2768. one neutron), and tritium (T or t, two neutrons).  Hydrogen is
  2769. the lightest and the single most abundant element in the
  2770. universe, and in the sun.  Hydrogen is a major element in
  2771. organic compounds, water (H2O), and many other substances.
  2772. Hydrogen is ordinarily a gas, but can be liquefied at low
  2773. temperatures, and even solidified at low temperature and
  2774. high pressure.  Hydrogen gas can burn explosively
  2775. in the presence of oxygen.
  2776.  
  2777. * Hydrogen bomb or H-bomb: (from Herman) An extremely
  2778. powerful type of atomic bomb based on nuclear fusion.
  2779. The atoms of heavy isotopes of hydrogen (deuterium and
  2780. tritium) undergo fusion when subjected to the immense
  2781. heat and pressure generated by the explosion of a nuclear
  2782. fission unit in the bomb.
  2783.  
  2784. * Hydrogen embrittlement:  A decrease in the fracture
  2785. strength of metals (embrittlement) due to the incorporation
  2786. of hydrogen within the metal lattice.
  2787.  
  2788. * Hydromagnetic Instability:  See MHD Instability
  2789.  
  2790. * Hydromagnetics:  see magnetohydrodynamics (MHD)
  2791.  
  2792.  
  2793.  
  2794.  
  2795.  
  2796. Archive-name: fusion-faq/glossary/i
  2797. Last-modified: 4-Feb-1995
  2798. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  2799. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  2800.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  2801.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  2802.  
  2803. ===============================================================
  2804. Glossary Part 9:  Terms beginning with "I"
  2805.  
  2806. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  2807. AND PLASMA PHYSICS
  2808.  
  2809. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  2810.  
  2811. Guide to Categories:
  2812.  
  2813. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  2814. & = basic physics vocabulary 
  2815. > = device type or machine name
  2816. # = name of a constant or variable
  2817. ! = scientists 
  2818. @ = acronym
  2819. % = labs & political organizations
  2820. $ = unit of measurement
  2821.  
  2822. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  2823. ==================================================================
  2824.  
  2825. IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
  2826.  
  2827. # I:  variable used to indicate total current through a conductor.
  2828.  
  2829. @ IAEA:  International Atomic Energy Agency; see entry
  2830.  
  2831. @ IBHP:  Integrated Biological Hazard Potential; see entry
  2832.  
  2833. @ ICE: Ion Cyclotron Emission; see entry
  2834.  
  2835. @ ICF:  Inertial Confinement Fusion; see entry
  2836.  
  2837. @ ICH:  Ion Cyclotron Heating - see ICRH
  2838.  
  2839. @ ICRF:  Ion Cyclotron Range of Frequencies
  2840.  
  2841. @ ICRH:  Ion Cyclotron Resonance Heating; see entry
  2842.  
  2843. @ IEEE:  Institute of Electrical and Electronic Engineers; see entry
  2844.  
  2845. @ INEL:  Idaho National Engineering Laboratory; see entry
  2846.  
  2847. @ IPP:  Max Planck Institute for Plasma Physics; see entry
  2848.  
  2849. @ IR:  Infrared (region of the electromagnetic spectrum)
  2850.  
  2851. @ ITER:  International Thermonuclear Experimental Reactor; see entry
  2852.  
  2853. % Idaho National Engineering Laboratory:  U.S. Department of energy
  2854. laboratory involved in engineering studies for fusion and fission
  2855. reactors, among other things.  Not surprisingly, located in Idaho.
  2856.  
  2857. * Ignition:  In fusion, as in an ordinary (chemical) fire,
  2858. ignition is the point where the temperature and confinement
  2859. of heat in the fuel (plasma in the case of fusion) are 
  2860. such that energy released from ongoing reactions is sufficient
  2861. to maintain the temperature of the system, and no external
  2862. heating is needed.  An ignited fusion plasma produces so 
  2863. much energy from fusion reactions that the plasma is fully
  2864. heated by fusion reaction products (alpha particles in the
  2865. case of D-T fusion), and the plasma no longer needs any 
  2866. external source of power to maintain its temperature.
  2867. (The plasma may, however, still need something to maintain 
  2868. its confinement; this gives us control over the fusion 
  2869. reaction and helps prevent fusion reactors from having 
  2870. "meltdown" problems like fission reactors.)
  2871.  
  2872. * Ignition Temperature:  For given values of density and
  2873. energy confinement, the temperature at which ignition occurs.
  2874. (see ignition above)
  2875.  
  2876. > Impact Fusion:  Fusion approach where a "fuel" projectile
  2877. is acclerated and impacted into either a stationary target or
  2878. another projectile.  (Valuable for scientific purposes but
  2879. not a candidate for a fusion energy source because the
  2880. likelihood of fusion occurring in a single collision is 
  2881. too low.  Multiple accelerated pellets colliding with spherical
  2882. symmetry might be a viable inertial confinement approach, though.)
  2883.  
  2884. * Impact fusion drivers:  macroparticle/projectile accelerator
  2885. which could be used in inertial confinement fusion.
  2886.  
  2887. * Impurities: atoms of unwanted elements in the plasma, 
  2888. which tend to degrade plasma performance, and in the case of 
  2889. fusion plasmas tends to inhibit fusion ("poisoning the reactor").
  2890. See also poisoning.
  2891.  
  2892. * Impurity Control:  Processes which reduce or control the level
  2893. of impurities in a plasma, and thereby improve its quality;
  2894. see also wall conditioning.
  2895.  
  2896. * Inboard side:  portion of a tokamak (or other toroidal device)
  2897. closest to the central axis.  (As distinguished from "outboard side.")
  2898.  
  2899. * Incoherent scattering:  Type of scattering in which the scattering
  2900. elements act independently, so that no definite phase relationships
  2901. exist among the different parts of the scattered 
  2902. beam (particles or photons).
  2903.  
  2904. & Index of Refraction:  For a given wavelength, this is the ratio 
  2905. of the velocity of light in vacuum (c) to the velocity of light
  2906. in a refractive material (e.g., glass, plasma, etc.).
  2907.  
  2908. & Inductance:  Characteristic relating the magnetic flux generated
  2909. through a loop of wires to the current in the wires; Phi=LI.
  2910.  
  2911. & Induction:  A changing magnetic flux through a current loop will
  2912. induce an electric field which will drive a current through the loop.
  2913. This is the principle behind an AC transformer, where an oscillating
  2914. electric voltage in one loop of the transformer creates a current
  2915. which generates an oscillating magnetic field, which then induces
  2916. a different voltage and current in a second loop.
  2917.  
  2918. * Inductive Current Drive:  Method to drive current in a toroidal
  2919. plasma by using the torus of conducting plasma as the second coil
  2920. in a transformer.  The primary coil usually runs down the center
  2921. of the torus; changes in the current driven through the primary
  2922. coil create changing magnetic fields which drive current in
  2923. the plasma.  The current thus driven can be used to heat the plasma
  2924. as well (see also ohmic heating; induction).
  2925.  
  2926. * Inertial Confinement Fusion:  Approach to fusion where the plasma
  2927. is imploded so quickly that the inertia of the converging particles
  2928. is so high that many fuse before they disperse.  This is the method
  2929. used in a hydrogen bomb; ICF schemes for power production usually
  2930. use small pellets of fuel in an attempt to make "miniature"
  2931. h-bomb type explosions.  Methods for imploding the pellet include
  2932. bombardment from all sides with high-powered laser and particle
  2933. beams, and of course implosion in a fission bomb.  Parts of ICF
  2934. fusion research remain classified due to their military 
  2935. implications and applications, though much ICF research was recently
  2936. declassified.
  2937.  
  2938. * Instability:  A state of a plasma (or any other physical system) 
  2939. in which a small perturbation amplifies itself to a considerable 
  2940. alteration of the state of the system.  In plasmas instabilities
  2941. sometimes leads to disruptions (see entry).  Most instabilities are 
  2942. associated with waves and other natural modes of oscillation in the plasma, 
  2943. which can sometimes grow.  There are (unfortunately!) 
  2944. many kinds.   See also:  Flute instability, MHD instability, 
  2945. Interchange instability, microinstability, kink instability, 
  2946. resistive instability, trapped particle instability, 
  2947. two-stream instability, universal instability, and 
  2948. velocity-space instability.
  2949.  
  2950. % Institute of Electrical and Electronic Engineers:  Professional
  2951. society for this branch of engineering.
  2952.  
  2953. * Integrated Biological Hazard Potential (IBHP):  Total
  2954. biological hazard potential of a collection of radioactive
  2955. materials summed over their decay lifetimes.  See also BHP.
  2956. One measure of the IBHP is the amount of water one would need
  2957. to use to dilute the materials to the point where the water
  2958. would be safe to drink.
  2959.  
  2960. * Integrated neutron flux:  Sum (integral) of the neutron
  2961. flux (neutrons per unit time per unit area, see flux)
  2962. over all time; total number of neutrons which passed through
  2963. a unit area.  Important figure-of-merit in testing effects of
  2964. neutron radiation on materials, and in assessing how long
  2965. such materials can survive exposure to neutron sources
  2966. (such as fission reactor cores and D-T fusion plasmas).
  2967.  
  2968. * Intensity:  This term has different meanings in different
  2969. contexts.  Can refer to the amount of power (energy per unit
  2970. time) incident on a unit surface area, or flowing through a
  2971. unit volume.  Can refer to the number of particles or photons
  2972. incident, per unit time, on a unit area, or flowing through 
  2973. a unit volume.  Also, for an amount of a radioactive material,
  2974. intensity can refer to the number of radioactive disintegrations
  2975. per unit time. 
  2976.  
  2977. * Interchange Instability:  In the simplest form, if you
  2978. place a high-density fluid on top of a low density fluid,
  2979. gravity will pull the high density fluid downwards so that
  2980. the low-density fluid ends up on top.  The two fluids
  2981. therefore interchange places.  More generally, an interchange
  2982. instability occurs when two types of fluid are situated with
  2983. an external force such that the potential energy is not
  2984. a minimum; the two fluids will then interchange locations to
  2985. bring the potential energy to a minimum.  In plasmas with 
  2986. magnetic fields, the plasma may interchange position with
  2987. the magnetic field.  A prime example is the flute instability 
  2988. in mirror machines.  (See MHD, instability, flute, mirror.)
  2989.  
  2990. * Interference:  When two waves propagate through the same
  2991. region of space, they interfere with each other.  Neither
  2992. wave is altered, but the amplitudes of the waves add (or
  2993. cancel, if they're of opposite sign) to give the total 
  2994. effect to the medium at that point.  
  2995.  
  2996. * Interferometer:  Device which measures changes in a medium
  2997. by looking at effects on the interference of two waves which
  2998. are passed through that medium.  See interferometry,
  2999. laser interferometer, optical inteferometer, Fabry-Perot 
  3000. interferometer, microwave interferometer.
  3001.  
  3002. * Interferometry:  Method of gathering information about a
  3003. medium by using an interferometer or similar technique.
  3004.         Optical - Uses light as the wave to be interfered.
  3005.         Microwave - Uses microwaves instead.  Microwave interferometry
  3006.    is especially useful in plasma physics for measuring plasma 
  3007.    densities.
  3008.  
  3009. > Internal ring devices:  Toroidal configurations in which 
  3010. current-carrying rings are suspended (either mechanically
  3011. or magnetically) inside the plasma chamber.
  3012.  
  3013. % International Atomic Energy Agency: (from Herman)  An
  3014. autonomous intergovernmental organization established in 1956
  3015. with the purpose of advancing peaceful uses of atomic energy,
  3016. with headquarters in Vienna.
  3017.  
  3018. > International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER):
  3019. Huge fusion reactor being planned by the EC, US, Japan,
  3020. and Russia (former USSR?).  Should generate far more
  3021. energy than it consumes.  Research goals include engineering
  3022. studies of reactor materials, component designs for steady-state
  3023. devices, and testing/proving commercial feasibility.  Discussed
  3024. in sections 5 and 9.
  3025.  
  3026. * Ioffe Bars:  Special configuration of conductors which, when
  3027. added to a conventional magnetic mirror, generate a "magnetic
  3028. well" which stabilizes the mirror against MHD instabilities.
  3029.  
  3030. & Ion:  An atom (or molecule) which has become charged as a 
  3031. result of gaining or losing one or more orbiting electrons.  
  3032. A completely ionized atom is one stripped of all its electrons.
  3033.  
  3034. * Ion acoustic wave:  a longitudinal compression wave in the
  3035. ion density of a plasma, which can occur at high electron
  3036. temperatures and low frequencies, caused by a 
  3037.  
  3038. * Ion Cyclotron Emission (ICE):  As ions gyrate around in a magnetic
  3039. field (see also larmor radius or cyclotron radius), they radiate 
  3040. radio-frequency electromagnetic waves.  This is known as ion 
  3041. cyclotron emission, and can be measured to help diagnose a plasma.
  3042.  
  3043. * Ion Cyclotron Resonance Heating:  Like Electron Cyclotron 
  3044. Heating, but heats ions using waves near the ion cyclotron 
  3045. frequency.  See Electron Cyclotron Heating.
  3046.  
  3047. * Ion diode:  Device for producing and accelerating ion beams
  3048. for light ion drivers for inertial confinement fusion.  Ions 
  3049. are produced in an anode plasma, extracted as space-charge-limited
  3050. ion flow, and accelerated to the cathode, composed of a confined
  3051. electron swarm, by an applied electric field.  Millions of 
  3052. amperes of current at millions of volts have been produced this way.
  3053.  
  3054. * Ion Temperature: the temperature corresponding to the
  3055. mean kinetic energy of the ions in a plasma.
  3056.  
  3057. & Ionization:  Process by which a neutral atom is converted to an ion 
  3058. (or one ion is converted to another of a different type), by 
  3059. removal or addition of electrons.
  3060.  
  3061. & Ionization Energy:  Generally refers to the amount of energy 
  3062. required to strip a particular electron from an atom.  The 
  3063. first-ionization-energy is a commonly used quantity in many fields 
  3064. of physics and chemistry.  Typically measured in electron-volts.
  3065. Equivalent to the atomic binding energy of the electron.
  3066.  
  3067. & Ionization Potential:  See ionization energy.
  3068.  
  3069. * Ionizing radiation:  Any high-energy radiation which can 
  3070. displace electrons from atoms or molecules, thereby producing ions.
  3071. Examples:  alpha-particle radiation; beta radiation; x-rays, 
  3072. gamma, and hard ultraviolet light; and accelerated ions.
  3073. Ionizing radiation in large quantities may cause severe skin 
  3074. and tissue damage and adverse effects.  (On the other hand, 
  3075. but not to belittle the hazards of radiation, we are 
  3076. continuously exposed to a "natural background" of ionizing
  3077. radiation too.) 
  3078.  
  3079. * Ionosphere:  Ionized region of the upper earth atmosphere, which
  3080. behaves like a plasma, including reflection of AM radio waves and
  3081. generation of auroral glows.
  3082.  
  3083. * Irradiation:  Process of exposure to radiation.
  3084.  
  3085. * Isomer, Nuclear:  two nuclei with the same nuclear mass (total
  3086. number of protons and neutrons) but different nuclear compostions.
  3087. (e.g.: T & 3He are isomers: T has 1p, 2n; 3He has 2p, 1n)
  3088.  
  3089. & Isotope: One of several species of the same element, 
  3090. possessing different numbers of neutrons but the same number 
  3091. of protons in their nuclei.  Most elements have several 
  3092. stable isotopes, and also several possible unstable and 
  3093. semi-stable isotopes.  The chemical and physical properties
  3094. of the different isotopes are generally the same (except for the
  3095. slight mass difference and the possibility of radioactivity).
  3096. Examples include the hydrogen isotopes protium (ordinary
  3097. hydrogen), deuterium, and tritium (two neutrons, one proton); 
  3098. also uranium 238, 233, and 235.  The chemistry of an element 
  3099. depends only on the number of protons (nuclear charge) and 
  3100. is therefore the same for all isotopes of an element, but 
  3101. the nuclear properties of different isotopes will be 
  3102. different.  There are roughly 300 known stable isotopes,
  3103. and over 1000 unstable ones.
  3104.  
  3105. & Isotropic:  adjective which describes a medium whose 
  3106. physical properties are independent of the direction in
  3107. which they are measured.
  3108.  
  3109.  
  3110.  
  3111.  
  3112.  
  3113.  
  3114. Archive-name: fusion-faq/glossary/j
  3115. Last-modified: 4-Feb-1995
  3116. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  3117. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  3118.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  3119.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  3120.  
  3121. ===============================================================
  3122. Glossary Part 10:  Terms beginning with "J"
  3123.  
  3124. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  3125. AND PLASMA PHYSICS
  3126.  
  3127. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  3128.  
  3129. Guide to Categories:
  3130.  
  3131. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  3132. & = basic physics vocabulary 
  3133. > = device type or machine name
  3134. # = name of a constant or variable
  3135. ! = scientists 
  3136. @ = acronym
  3137. % = labs & political organizations
  3138. $ = unit of measurement
  3139.  
  3140. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  3141. ==================================================================
  3142.  
  3143. JJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJJ
  3144.  
  3145. # J:  variable used to indicate current density
  3146.  
  3147. $ J:  abbreviation for Joule; see entry
  3148.  
  3149. @ JET:  Joint European Torus; see entry
  3150.  
  3151. @ JT-60, JT-60U: Japan Torus - 60 (Upgrade); see entry
  3152.  
  3153. > Janus:  Early Inertial Confinement laser system at 
  3154. Livermore; used for one- and two-beam laser-target 
  3155. irradiation experiments in 1974 and 1975.
  3156.  
  3157. > Joint European Torus:  Large tokamak next to the Culham 
  3158. Laboratory in Oxfordshire, England, commonly owned by the 
  3159. European Community.  First reactor to achieve > 1 MW of fusion 
  3160. power, in 1991.  Largest tokamak currently in operation (to the 
  3161. best of the editor's knowledge).
  3162.  
  3163. > JT-60: A large Japanese tokamak, located north of Tokyo.
  3164. JT-60U is an "upgrade" to JT-60 now in operation. 
  3165. See also entry in Section 5.
  3166.  
  3167. $ Joule:  SI unit of energy.  1 Joule = 1E7 ergs = 1 Watt of
  3168. power occurring for one second.  1 Joule is roughly 0.001 BTU
  3169. and 1 calorie is roughly 4 joules.  There are 3.6 million joules
  3170. in a kilowatt hour.
  3171.  
  3172. & Joule Heating: See ohmic heating
  3173.  
  3174.  
  3175.  
  3176.  
  3177. Archive-name: fusion-faq/glossary/k
  3178. Last-modified: 4-Feb-1995
  3179. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  3180. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  3181.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  3182.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  3183.  
  3184. ===============================================================
  3185. Glossary Part 11:  Terms beginning with "K"
  3186.  
  3187. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  3188. AND PLASMA PHYSICS
  3189.  
  3190. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  3191.  
  3192. Guide to Categories:
  3193.  
  3194. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  3195. & = basic physics vocabulary 
  3196. > = device type or machine name
  3197. # = name of a constant or variable
  3198. ! = scientists 
  3199. @ = acronym
  3200. % = labs & political organizations
  3201. $ = unit of measurement
  3202.  
  3203. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  3204. ==================================================================
  3205.  
  3206. KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK
  3207.  
  3208. # k: Mathematical symbol usually used for Boltzmann's Constant.
  3209. Value is 1.4 x 10^-23 Joules/Kelvin (in SI units), 
  3210. or 1.4 x 10^-16 ergs/Kelvin (in cgs units).
  3211.  
  3212. $ kA:  KiloAmpere; see kilo, Ampere
  3213.  
  3214. @ KDP:  Potassium Dihydrogen Phosphate; crystal used in frequency
  3215. conversion of Nd:glass laser light.
  3216.  
  3217. $ kW:  KiloWatt (1000 watts); see also kilo, Watt
  3218.  
  3219. $ kWh:  kilowatt-hour; see entry
  3220.  
  3221. & Kelvin: (K) temperature scale where zero degrees corresponds
  3222. to absolute zero (no thermal energy); degrees have same
  3223. size as in Celsius/centigrade scale.  273.16 K = zero C;
  3224. 373.16 = 100 C.
  3225.  
  3226. ! (Lord) Kelvin:  honorary name given to William Thompson; 19th 
  3227. century British physicist (many contributions in many subfields).
  3228.  
  3229. * Kerma:  Kinetic Energy (of charged particles) produced by 
  3230. ionizing Radiation per unit MAss of irradiated material.  (ergs/gm)
  3231.  
  3232. & kilo:  metric prefix used to indicate 1000 times the following
  3233. unit.  e.g., a kiloampere is 1000 amperes.
  3234.  
  3235. $ kilowatt-hour:  standard unit of electrical energy; equals one
  3236. kilowatt of power delivered for one hour.  Equivalent to 3.6
  3237. million joules.
  3238.  
  3239. * Kinetic Pressure:  Density of kinetic energy (energy in the
  3240. thermal motions of the plasma particles).  For an ideal plasma,
  3241. pressure is given by p = nkT, that is:
  3242.  
  3243.         pressure = (density) * (Boltzmann's constant)* (temperature), 
  3244.  
  3245. * Kinetic Temperature:  A measure of the energy of random motion
  3246. (kinetic energy) of an assembly of particles in thermodynamic
  3247. equilibrium.
  3248.  
  3249. * Kinetic Theory:  A theory which attempts to explain the behavior
  3250. of physical systems using the assumptions that the systems are
  3251. composed of large numbers of atoms/molecules/particles in 
  3252. vigorous motion, that energy and momentum are conserved in
  3253. collisions of these particles, and that statistical methods can
  3254. be applied to deduce the behavior of such systems.
  3255.  
  3256. * Kink Instability:  Instability resulting from excessive growth
  3257. of a kink mode; see kink mode.
  3258.  
  3259. * Kink Mode:  Class of MHD instabilities which sometimes develop
  3260. in a thin plasma column carrying a strong axial current.  If a
  3261. kink begins to develop in such a column the magnetic forces on 
  3262. the inside of the kink become larger than those on the outside,
  3263. so that in general it tends to grow in magnitude.  The column
  3264. then becomes unstable and can be displaced into the walls of
  3265. the discharge chamber, causing a disruption.
  3266.  
  3267. & Klystron:  An evacuated electron-beam tube in which electrons
  3268. are given initial velocities such that the beam's charge density
  3269. is modulated; the passage of a modulated current generates
  3270. microwave radiation, some of which is then fed back to modulate the
  3271. electrons' velocities.  The result is a microwave amplifier.
  3272.  
  3273. * Kruskal Limit:  In tokamaks, a theoretical limiting value for 
  3274. plasma current beyond which MHD instabilities are predicted.
  3275.  
  3276.  
  3277.  
  3278.  
  3279.  
  3280.  
  3281. Archive-name: fusion-faq/glossary/l
  3282. Last-modified: 20-Feb-1995
  3283. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  3284. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  3285.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  3286.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  3287.  
  3288. ===============================================================
  3289. Glossary Part 12:  Terms beginning with "L"
  3290.  
  3291. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  3292. AND PLASMA PHYSICS
  3293.  
  3294. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  3295.  
  3296. Guide to Categories:
  3297.  
  3298. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  3299. & = basic physics vocabulary 
  3300. > = device type or machine name
  3301. # = name of a constant or variable
  3302. ! = scientists 
  3303. @ = acronym
  3304. % = labs & political organizations
  3305. $ = unit of measurement
  3306.  
  3307. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  3308. ==================================================================
  3309.  
  3310. LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL
  3311.  
  3312. # L: variable typically used to indicate self-inductance;
  3313. see inductance.
  3314.  
  3315. # Li: chemical symbol for the element lithium; see entry.
  3316.  
  3317. @ L-mode: see low mode.
  3318.  
  3319. @ LAMPF: Los Alamos Meson Physics Facility; see entry
  3320.  
  3321. @ LANL: Los Alamos National Laboratory; see entry
  3322.  
  3323. @ Laser: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.
  3324.      see entry.
  3325.  
  3326. @ LBL: Lawrence Berkeley Laboratory; see entry
  3327.  
  3328. @ LCFS: Last Closed Flux Surface; see entry
  3329.  
  3330. @ LLE: Laboratory for Laser Energetics; see entry
  3331.  
  3332. @ LLNL: Lawrence Livermore National Laboratory; see entry
  3333.  
  3334. @ LMFBR: Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor; see entry
  3335.  
  3336. @ LMR: Liquid-Metal Reactor; see entry
  3337.  
  3338. @ LN2: Liquid (diatomic) Nitrogen (N2)
  3339.  
  3340. @ LOCA: Loss-of-Coolant Accident; see entry
  3341.  
  3342. @ LWR: Light-Water Reactor; see entry
  3343.  
  3344. % Laboratory for Laser Energetics:  Second-largest (?) inertial
  3345. confinement research facility in the United States; located at
  3346. the University of Rochester in New York state.  Home of Omega;
  3347. future home of Improved-Omega.
  3348.  
  3349. & Lagrangian:  The difference between the kinetic energy and the
  3350. potential energy of a system of particles, expressed as a
  3351. function of generalized coordinates and velocities.  Equations
  3352. of motion can be derived from the Lagrangian.  (see an intermediate
  3353. or advanced mechanics text for more information.)
  3354.  
  3355. * Lagrangian coordinates:  coordinates which follow fluid motion.
  3356. (As distinct from Eulerian coordinates; see entry).
  3357.  
  3358. * Landau Damping:  Damping of a wave propagating in a hot plasma,
  3359. due to the interaction of the wave with particles whose velocity
  3360. is close to the phase velocity of the wave.  Depends on the shape
  3361. of the velocity-space distribution function at the phase velocity
  3362. of the wave.  More info from John Cobb, with modifications:  
  3363.  
  3364. The phenomenon is very similar to surfing on water waves at the 
  3365. beach.  If a particle's speed is just slightly lower than the wave, 
  3366. then the particle can "catch the wave" and surf along at the wave 
  3367. speed.  In so doing, the particle will gain some energy, which will 
  3368. be at the expense of the wave.  This is called Landau Damping, since 
  3369. the loss of energy tends to damp the wave.  At the same time, if a 
  3370. particle moves just slightly faster than the wave, then it will also 
  3371. be caught on the wave.  However, in this case, it will slow down, 
  3372. giving the wave some extra energy.  In this case particles transfer 
  3373. energy to the wave; this is called inverse Landau damping.  Which 
  3374. effect dominates depends on whether there are more particles moving 
  3375. faster than the wave or more particles moving slower.  Thus it 
  3376. depends on the derivative of the distribution function with respect 
  3377. to velocity, evaluated at the wave's phase velocity.  Landau dmaping 
  3378. can lead to the decay of waves.  Inverse Landau damping can be a 
  3379. mechanism for some kinetic instabilities.
  3380.  
  3381. ! Langmuir, Irving (1881-1957): American chemist, won Nobel Prize in 
  3382. chemistry in 1932, developed the theory of Langmuir probes (see 
  3383. entry).  Numerous inventions for General Electric (lighting).
  3384.  
  3385. * Langmuir frequency:  See plasma frequency.
  3386.  
  3387. * Langmuir oscillation:  See electrostatic waves.
  3388.  
  3389. * Langmuir probe: a small conductive electrode used to measure the
  3390. density, temperature, and electric potential (voltage) of a plasma.
  3391. Plasma parameters are deduced from the probe's "Characteristic"
  3392. current-drawn vs. voltage-applied curve.
  3393.  
  3394. & Larmor radius: the radius of the path of a charged particle 
  3395. moving in a magnetic field (and transverse to the field lines).
  3396. Also known as gyroradius and cyclotron radius.
  3397.  
  3398. & Laser:  An optical device that amplifies and concentrates light
  3399. waves, emitting them in a narrow, intense beam.  Laser light 
  3400. radiation is notable for its brightness and to some extent 
  3401. for its monochromaticity and spatial and temporal coherence.
  3402.  
  3403. > Laser Fusion:  Form of inertial confinement fusion where
  3404. laser beams are used to compress and heat the fuel pellet.
  3405.  
  3406. * Laser interferometer:  an interferometer which uses a laser
  3407. as a light source (see entries).  Because of the monochromatic
  3408. nature and high brightness of laser light, laser interferometers
  3409. can operate with much longer beam paths and path differences
  3410. than conventional interferometers.
  3411.  
  3412. * Laser scattering device: See Thomson scattering device.
  3413.  
  3414. * Last Closed Flux Surface (LCFS):  [from Art Carlson]  The boundary 
  3415. between the interior region of a tokamak (or other device), where the 
  3416. field lines close back on themselves, and the scrape-off layer (see 
  3417. entry), where the run into a material wall. (See also separatrix.)
  3418.  
  3419. % Lawrence Berkeley Laboratory:  Located in Berkeley, CA; Another
  3420. large U.S. science laboratory; minor (?) U.S. fusion research center.  
  3421.  
  3422. % Lawrence Livermore National Laboratory:  Located in Livermore, CA,
  3423. about an hour east of SF in the Bay Area.  Home of the Nova laser 
  3424. inertial confinement fusion program; Nova is the largest
  3425. laser in the world.  Home of the former mirror projects MFTF 
  3426. (Mirror Fusion Test Facility, shut down on the day it became
  3427. operational, or thereabouts, due to budget cutting), 
  3428. TMX-U (Tandem Mirror eXperiment Upgrade), and the recently 
  3429. shut down Microwave Tokamak eXperiment (MTX).  Some notable 
  3430. older fusion experiments at Livermore included Table Top, Toy Top,
  3431. Baseball (and Baseball-II) and TMX (predecessor to TMX-U).
  3432. Livermore is also the site of the Rotating Target Neutron Sources 
  3433. (I and II) for testing materials samples in high-intensity 14 MeV
  3434. neutron fluxes and the High Field Test Stand for testing neutral
  3435. beams.  Workplace of Albert Chou and several other 
  3436. sci.physics.fusion participants. :)  
  3437.  
  3438. * Lawson Criterion:  Scientific breakeven criterion based on the 
  3439. product of energy confinement time and particle density.  Together
  3440. with plasma temperature, the Lawson value of a plasma indicates
  3441. how close it is to self-sustained (ignited) fusion; see also 
  3442. ignition.  
  3443.  
  3444. & Lenz's Law:  Electromagnetism law which states that whenever
  3445. there is an induced electromotive force (emf) in a conductor,
  3446. it is always in such a direction that the current it would induce
  3447. would act in opposition to the change which caused the 
  3448. induced emf.
  3449.  
  3450. > Levitron:  Single-ring multipole device with an additional
  3451. current-carrying rod perpendicular to the ring axis.
  3452.  
  3453. * Light-ion fusion:  Light-Ion-Beam-Driven Inertial Confinement 
  3454. fusion, using beams of light ions driven at implosion targets.  
  3455. Pulsed-power driven accelerators are relatively efficient and 
  3456. cost-effective, but beam-focusing is a technical hurdle for 
  3457. this approach.
  3458.  
  3459. > Light-Water Reactor:  Class of fission reactors using ordinary
  3460. "light" water as a coolant, rather than liquid metal or heavy
  3461. water (water with deuterium instead of hydrogen).
  3462.  
  3463. * Limiters:  Structures placed in contact with the edge of 
  3464. a confined plasma which are used to define the shape of 
  3465. the outermost magnetic surface.  See also: divertor.
  3466.  
  3467. * Line-tying:  Connection of field lines from the end of 
  3468. an open-ended device (such as a mirror system) to a conducting
  3469. plate.  The rigidity of field lines trapped in the plate can
  3470. be transferred to the high-field region of the mirror by using
  3471. a cold, moderately-dense plasma in between.  Line-tying helps
  3472. to stabilize against interchange instabilities (see entry).
  3473.  
  3474. * Liquid Metal:  Metal which has been heated past its melting point
  3475. and can be used as a working fluid for pumping heat out from a 
  3476. powerplant.  Liquid metal used as coolant in a system where 
  3477. significant magnetic fields exist, it  behaves differently due 
  3478. to MHD effects; these cause pressure which resists fluid 
  3479. circulation, suppression of turbulence, and altered flow 
  3480. patterns compared to non-magnetic liquid metal systems.
  3481.  
  3482. > Liquid-Metal Reactor:  (Fission) reactor which uses liquid metal
  3483. as the reactor coolant.
  3484.  
  3485. > Liquid-Metal Fast-Breeder Reactor:  (LMFBR) Fission breeder 
  3486. reactor concept (see entry for breeder reactor) using 
  3487. liquid-metal coolant and breeding additional fuel off fast 
  3488. neutrons.
  3489.  
  3490. & Lithium: (Li)  Third element in the periodic table, so all isotopes
  3491. contain 3 protons.  Pure lithium at room temperature is a soft
  3492. silver-white material, the lightest of all metals.  It is 
  3493. chemically very reactive, making it hazardous.  Lithium liquefies at
  3494. 355 degrees Fahrenheit, making it viable as a liquid-metal
  3495. coolant.  Lithium nuclei have two stable isotopes: 
  3496. Li-6 (7.5% abundance) and Li-7 (92.5%).  Lithium is a candidate 
  3497. for breeding tritium (for D-T fusion) from neutrons, via the 
  3498. reactions: 
  3499.  
  3500.       n + 6Li -> 4He + T + 4.8 MeV 
  3501.       n + 7Li -> 4He + T + n - 2.5 MeV.
  3502.  
  3503. * Longitudinal Waves:  (by John Cobb, with editing) Waves where the 
  3504. variation of the field is partially or totally in the direction of 
  3505. propagation (parallel to wavennumber, k [a vector]).  Examples 
  3506. include sound waves and Langmuir waves.  Contrasted with transverse 
  3507. waves, where the variation is perpendicular to the direction of 
  3508. propagation, such as light waves.
  3509.  
  3510. * Lorentz dissociation:  dissociation of molecular ions by Lorentz
  3511. ionization (see entry).
  3512.  
  3513. & Lorentz Force:  Total electromagnetic force on a charged particle
  3514. moving in electric & magnetic fields.  F = q(E + (v/c)xB).  See
  3515. also force, cross product, charge, velocity, and relevant 
  3516. variable symbols.
  3517.  
  3518. * Lorentz Gas:  Plasma model in which the electrons are assumed
  3519. not to interact with each other, but only with ions (Z -> infinity)
  3520. and where the ions are assumed to remain at rest/fixed (M-i -> 
  3521. infinity).  Also known as "electron gas."
  3522.  
  3523. * Lorentz ionization:  Ionization of neutral atoms (taken generally
  3524. at a highly-excited state) obtained by launching them at high
  3525. velocity across a strong magnetic field.  The neutral atoms feel
  3526. an electric field proportional to their perpendicular velocity
  3527. times the magnetic field strength, and if this electric field
  3528. is strong enough ionization can occur.
  3529.  
  3530. * Lorentz Model - see Lorentz Gas
  3531.  
  3532. % Los Alamos Meson Physics Facility (LAMPF):  Physics research
  3533. facility at Los Alamos National Lab; major site for U.S. 
  3534. muon-catalyzed fusion research in the 1980s.  May be shut down soon.
  3535.  
  3536. % Los Alamos National Laboratory (LANL):  Major DOE research 
  3537. facility, located in Los Alamos, New Mexico, about an hour west of 
  3538. Santa Fe.  Former home of a frozen-deuterium-fiber Z-pinch device,
  3539. which was dismantled.  Home to an active theory division, including
  3540. the Numerical Tokamak Grand Challenge (being performed on the CM-5
  3541. massively-parallel supercomputer).
  3542.  
  3543. Also home to former alternative-concepts experimental devices like 
  3544. Scyllac, FRX-A, FRX-B, FRX-C/LSM, ZT40, and the aborted CPRF which 
  3545. was killed in 1991 when it was almost complete (budget cuts).
  3546.  
  3547. Currently there are some small in-house experiments, including one on 
  3548. electrostatic confinement as a possible fusion device, and/or a 
  3549. compact neutron source. They also do theory and experimental 
  3550. collaboration with other labs worldwide.
  3551.  
  3552. (Information provided by John Cobb and Ed Chao)
  3553.  
  3554.  
  3555. * Loss Cone:  (from John Cobb, with modifications and additions) 
  3556. In a magnetic mirror machine, particles with a large velocity 
  3557. parallel to the magneitc field and a small velocity perpendicular 
  3558. to the field will be able to escape past the magnetic mirror 
  3559. (see magnetic mirror). In that case the velocity distribution 
  3560. function (see distribution function) will be almost zero in the 
  3561. region of velocity space that allows particles to escape. The 
  3562. shape of that region (in a velocity space diagram with parallel 
  3563. velocity and perpendicular velocity as the axes) is a cone. When a 
  3564. particle undergoes a collision, its velocity gets somewhat 
  3565. randomized. Particles that are scattered into that cone are lost very 
  3566. quickly (in one mirror bounce time). Thus it is called a loss cone. 
  3567. Because of the loss cone, the theoretical maximum particle 
  3568. confinement time of a magnetic mirror machine can be only a few times 
  3569. the particle collision time; this is generally seen as a showstopper 
  3570. for mirror-based fusion research.
  3571.  
  3572. * Loss of Coolant Accident (LOCA):  Powerplant accident where 
  3573. the supply of coolant to the hot power-producing core is 
  3574. interrupted, or where the coolant drains out for some reason.
  3575. Can lead to meldown of a fission reactor core in extreme cases, 
  3576. or to small nuclear explosions (e.g., Chernobyl).  Fusion 
  3577. reactors are expected to be less vulnerable to LOCAs, but these 
  3578. must still be designed for.
  3579.  
  3580. * Low-activation materials:  In fission reactors, one is forced
  3581. to deal with the radioactive byproducts of the fission process,
  3582. but in fusion reactors one generally has a choice of what materials
  3583. to expose to neutrons produced by the fusion process.  A major 
  3584. problem for fusion reactors is developing materials (such as for
  3585. the reactor vacuum vessel structure) which can be exposed to 
  3586. high levels of neutron bombardment without becoming permanently
  3587. radioactive.  Candidate structural materials which have 
  3588. relatively low induced radiactivation (generally relative to 
  3589. stainless steel) are known as low-activation materials; these 
  3590. include titanium, vanadium, and silicon-carbide.
  3591.  
  3592. * Low Aspect Ratio:  (entry from John Cobb, slightly edited)
  3593. An aspect ratio for a torus that is small (minor radius is almost as
  3594. big as major radius).  There are many fusion devices which are 
  3595. designed to have a low aspect ratio.  Such devices look more like 
  3596. tractor tires than bicycle tires, as toruses go.  There are reasons
  3597. to believe that low aspect ratio devices will offer some advantages 
  3598. for a fusion reactor.  Usually, ease of theoretical and/or numerical 
  3599. analysis is not one of these advantages :>.
  3600.  
  3601. * Low-beta plasma:  a plasma in which the beta value (see entry)
  3602. is typically 0 to 0.01.
  3603.  
  3604. * Low mode or L-Mode:  (from Herman) The "normal" behavior of 
  3605. a tokamak plasma, characterized by poor confinement and a particular
  3606. scaling of decreasing confinement with increasing temperature.
  3607.  
  3608. * Lower hybrid frequency:  
  3609.  
  3610. * Lower Hybrid Heating:  form of RF heating using Lower Hybrid Waves.
  3611.  
  3612. * Lower Hybrid Waves:  "Electrostatic ion oscillations at a frequency
  3613. intermediate to the electron extraordinary wave (high frequency) and 
  3614. the magnetosonic wave (low frequency).  Not waves, strictly speaking,
  3615. because they do not propagate (I think)." 
  3616.         - Albert Chou, albert@seas.ucla.edu
  3617.  
  3618. * Luminescence:  Light emission that cannot be attributed merely
  3619. to the temperature of the emitting body, but results from such
  3620. causes as chemical reactions at ordinary temperatures, electron
  3621. bombardment, electromagnetic radiation, and electric fields.
  3622.  
  3623.  
  3624.  
  3625.  
  3626.  
  3627. Archive-name: fusion-faq/glossary/m
  3628. Last-modified: 18-Feb-1995
  3629. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  3630. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  3631.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  3632.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  3633.  
  3634. ===============================================================
  3635. Glossary Part 13:  Terms beginning with "M"
  3636.  
  3637. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  3638. AND PLASMA PHYSICS
  3639.  
  3640. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  3641.  
  3642. Guide to Categories:
  3643.  
  3644. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  3645. & = basic physics vocabulary 
  3646. > = device type or machine name
  3647. # = name of a constant or variable
  3648. ! = scientists 
  3649. @ = acronym
  3650. % = labs & political organizations
  3651. $ = unit of measurement
  3652.  
  3653. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  3654. ==================================================================
  3655.  
  3656. MMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMMM
  3657.  
  3658. # m, M:  variable typically used for mass.
  3659.  
  3660. $ MA:  MegaAmpere or MegAmpere; see Mega, Ampere
  3661.  
  3662. $ m:  meters; SI unit of distance
  3663.  
  3664. $ M:  metric prefix "mega", meaning million
  3665.  
  3666. @ MARS:  Mirror Advanced Reactor Study; see entry
  3667.  
  3668. $ MeV:  Millions of electron volts; see mega, electron-volt.
  3669.  
  3670. @ MFE:  Magnetic Fusion Energy
  3671.  
  3672. @ MFTF-B:  Mirror Fusion Test Facility; see entry
  3673.  
  3674. @ MHD:  Magnetohydrodynamics; see entry
  3675.  
  3676. @ MHD Instability:  see Magnetohydrodynamic instability.
  3677.  
  3678. @ MHTGR:  Modular High-Temperature Gas-Cooled Reactor; see entry.
  3679.  
  3680. @ MIT:  Massachusetts Institute of Technology; see entry
  3681.  
  3682. @ MITL:  Magnetically Insulated Transmission Line; see entry
  3683.  
  3684. @ MIX 1:  see entry under "MIX 1"
  3685.  
  3686. @ MKS:  Meters, Kilometers, Seconds - see SI Units
  3687.  
  3688. @ MKSA:  Meters, Kilometers, Seconds, Amperes - See SI Units.
  3689.  
  3690. @ MMX:  Multiple Mirror eXperiment; see entry
  3691.  
  3692. @ MS:  Maryland Spheromak; see entry
  3693.  
  3694. @ MTX:  Microwave Tokamak eXperiment; see entry
  3695.  
  3696. $ MW:  Megawatt; one million watts; see entry for watts.
  3697.  
  3698. * Mach-Zender Interferometer:  This is a variation of the Michelson
  3699. interferometer which is used mainly in measuring the spatial variation
  3700. in the refractive index of a gas (or plasma).  A Mach-Zender 
  3701. interferometer uses two semi-transparent mirrors and two fully
  3702. reflective mirrors located at the corners of a rectangle.  The
  3703. incoming beam is split in two at the first semi-transparent mirror,
  3704. and the two halves of the beam travel along separate paths around
  3705. the edge of the rectangle, meeting at the opposite corner.  Typically
  3706. one beam is a control, and the other travels through the system
  3707. under study.  The two beams meet at the second semi-transparent
  3708. mirror, after which they are mixed together and interfere.
  3709.  
  3710. % Madison:  See University of Wisconsin-Madison
  3711.  
  3712. * Magnetic Axis: This typically refers to the location of the 
  3713. innermost flux "surface" in a toroidal device, the one which 
  3714. encloses no volume and has therefore degenerated from a flux 
  3715. surface into a single field line. Roughly, the circle through 
  3716. the middle of the dough of the donut.  Additionally, in systems
  3717. with magnetic islands (see entry below), each island has a 
  3718. local magnetic axis, distinct from the overall magnetic axis
  3719. of the torus.
  3720.  
  3721. * Magnetic Bottle:  Colorful term used to describe a magnetic 
  3722. field structure which confines a plasma "like in a bottle".
  3723.  
  3724. * Magnetic Confinement:  Use of magnetic fields to confine a 
  3725. plasma.  (Confinement involves restricting the volume of 
  3726. the plasma and/or restricting particle or energy transport
  3727. from the center of the plasma to the edge.)
  3728.  
  3729. * Magnetic Confinement Fusion:  Method of fusion which uses
  3730. magnetic fields / magnetic bottles to confine a hot plasma
  3731. until fusion occurs.
  3732.  
  3733. * Magnetic Diffusion:
  3734.  
  3735. * Magnetic Field:
  3736.  
  3737. * Magnetic Field Coil:  Coiled current-carrying wires used to 
  3738. generate magnetic fields.
  3739.  
  3740. * Magnetic Flux Surfaces:
  3741.  
  3742. * Magnetic Force Parameter:  A dimensionless number equal to
  3743. [(magnetic permeability squared) * (magnetic field strength squared) * 
  3744. electrical conductivity * characteristic length of system in question] / 
  3745. [(mass density) * (fluid velocity)].  This measures the strength
  3746. of magnetic forces relative to the plasma's inertia.
  3747.  
  3748. * Magnetic Island:  A magnetic topology near a "rational surface" 
  3749. (see entry) where the flux surface is broken up into tubes which 
  3750. are not connected with each other poloidally. Islands may develop
  3751. in non-ideal magnetohydrodynamic fluids, where electrical 
  3752. resistance becomes important and magnetic field lines are no 
  3753. longer "frozen-in" to the fluid.  Then magnetic tearing and
  3754. reconnection may allow field lines to link up and form "islands" 
  3755. with a local magnetic axis (see entry) in a narrow region near 
  3756. a rational surface (see entry).  (See also MHD, frozen-in law).
  3757.  
  3758. The development of islands may be caused by a small perturbation, 
  3759. whether internal or external, whether deliberate or accidental, 
  3760. and is usually associated with enhanced transport (i.e., reduced 
  3761. confinement). The centers of the islands are magnetic O-points, 
  3762. while the boundaries between islands are marked by X-points (see entries).
  3763.  
  3764.  
  3765. * Magnetic Limiter:  See divertor.
  3766.  
  3767. * Magnetic Mach Number:  A dimensionless number equal to the
  3768. ratio of the velocity of a fluid to the velocity of Alfven
  3769. waves in that fluid.  (See also entry for Alfen waves.)
  3770.   
  3771. > Magnetic Mirror: See mirror effect, mirror device
  3772.  
  3773. * Magnetic Moment: (a) A vector associated with a magnet, current
  3774. loop, or particle; the cross product of this vector with the
  3775. magnetic field is equal to the torque which the field exerts on
  3776. the system.  (b) The adiabatic invariant associated with the
  3777. rapid gyromotion of a charged particle in a slowly varying
  3778. magnetic field.  (The value of the magnetic moment in sense (b)
  3779. is the magnitude of the vector in sense (a).)
  3780.  
  3781. * Magnetic Number:  A dimensionless number equal to the square
  3782. root of the magnetic force parameter.
  3783.  
  3784. * Magnetic Pressure:  Pressure which a magnetic field is capable
  3785. of exerting on a plasma; equal to the magnetic energy density;
  3786. proportional to B^2.  (The proportionality constant 
  3787. is 1/(2*mu-o) in SI units, 1/8pi in CGS units).
  3788.  
  3789. * Magnetic Probe:  A conducting coil (sometimes insulated and
  3790. inserted into the plasma) will have an induced voltage due
  3791. to changes in the magnetic flux through the coil, and can therefore
  3792. be used to measure changes in magnetic field strength.  Small
  3793. coils used to measure the local field strength are known as
  3794. probes.  (Other plasma diagnostics using this effect are the
  3795. Rogowski coil, the voltage loop, and the diamagnetic loop.)
  3796. Magnetic probes placed outside a toroidal plasma which are used 
  3797. to measure the poloidal magnetic field are also called Mirnov coils.
  3798.  
  3799. * Magnetic Pumping:  Form of plasma heating where the plasma is
  3800. successively compressed and expanded by means of a fluctuating
  3801. external magnetic field.  (See also adiabatic compression, frozen-in
  3802. law.)
  3803.  
  3804. * Magnetic Reconnection:  (entry by John Cobb, with some 
  3805. modifications)  When a plasma has some resistivity, then the 
  3806. frozen-in flow requirement is relaxed (see frozen-in flow). In that 
  3807. case, the magnetic field can move through the plasma fluid on the 
  3808. resistive (magnetic diffusion) time scale.  (Typically slow compared 
  3809. to MHD timescales.)  This allows field lines to reconnect with each 
  3810. other to change their topology in response to magnetic and other 
  3811. forces in the plasma. (see also Helicity, which is not conserved when 
  3812. reconnection is significant.)  The predominant theory for solar 
  3813. flares is based on the transfer of energy from magnetic fields to 
  3814. plasma particles which can occur in reconnection.  Reconnection can 
  3815. also be studied in the laboratory. 
  3816.  
  3817. * Magnetic Stress Tensor:  A second-rank tensor, proportional
  3818. to the dyadic product of the magnetic field (B) with itself.
  3819. The divergence of the magnetic stress tensor gives that part 
  3820. of the force which a magnetic field exerts on a unit volume of
  3821. conducting fluid due to the curvature of the magnetic field lines.
  3822.  
  3823. * Magnetic Switching:  The use as switches of saturable inductors for
  3824. producing high power pulses without electrical arcs.  This is a 
  3825. principal technology for extending single-shot accelerators in
  3826. light-ion-beam-driven inertial confinement fusion to repetitively
  3827. pulsed devices for possible reactors.  Three terawatt, 200 KJ
  3828. magnetic switches have been developed for fusion drivers at
  3829. Sandia National Laboratories.  (Info from the 1985 OSTI Glossary
  3830. of Fusion Energy; may be out of date.)
  3831.  
  3832. * Magnetic Viscosity:  A magnetic field in a conducting fluid will 
  3833. damp fluid motions perpendicular to the field lines, similar to 
  3834. ordinary viscosity, even in the absence of sizeable mechanical 
  3835. forces or electric fields.
  3836.  
  3837. * Magnetic Well:  see Minimum-B Configuration.
  3838.  
  3839. * Magnetically Insulated Transmission Line (MITL):  Used to 
  3840. transport power efficiently in vacuum lines at very high
  3841. power densities.  Although the cathode is a space-charge
  3842. limited electron emitter, the electron flow is confined
  3843. by self-generated or applied magnetic fields.  MITL's are
  3844. used extensively in light-ion-driven inertial confinement fusion.
  3845.  
  3846. * Magnetohydrodynamics (MHD):  Physical model describing the 
  3847. properties of electrically conducting fluids interacting with
  3848. magnetic and electric fields.  MHD theory is relevant at 
  3849. relatively low frequencies and for distance scales larger than 
  3850. the Larmor radius.  Also known as hydromagnetics.
  3851.  
  3852. * Magnetohydrodynamic Generator:  A device that extracts
  3853. kinetic energy from a jet of plasma and generates electricity.
  3854.  
  3855. * Magnetohydrodynamic Instability (MHD instability): 
  3856. Class of unstable (growing, not damped) waves and other 
  3857. modes of oscillation which are described by MHD theory.
  3858.  
  3859. * Magnetohydrodynamic Turbulence:  Motion of a plasma in which
  3860. velocities and pressures fluctuate irregularly.
  3861.  
  3862. * Magnetohydrodynamic Waves:  Material waves in an electrically
  3863. conducting fluid in the presence of a magnetic field, which
  3864. are described by magnetohydrodynamics.
  3865.  
  3866. * Marx Generator:  A pulsed-power device invented by Erwin Marx.
  3867. Capacitors are charged in parallel and then quickly discharged
  3868. in series to produce high voltage, high current (and thus 
  3869. high power) pulses.  Used in light-ion-driven and some 
  3870. laser-driven inertial confinement fusion systems.
  3871.  
  3872. > Maryland Spheromak:  A University of Maryland spheromak 
  3873. facility, used to investigate the production, equilibrium,
  3874. stability, and confinement properties of spheromaks.  
  3875. (What happened to it?)
  3876.  
  3877. * Mass Defect:  The energy from fusion reactions comes from the
  3878. difference in mass between the reactants and the products.  In an
  3879. energy-releasing reaction, some mass is converted to energy via
  3880. Einsteins famous equation E (energy) = m (mass) * c^2 (speed of
  3881. light squared).  The energy released is the difference between
  3882. the binding energies of the reactants and the products (see 
  3883. entry on binding energy).
  3884.  
  3885. % Massachusetts Institute of Technology (MIT):  Located in Cambridge, 
  3886. MA (just outside Boston).  Home of the Plasma Fusion Center and the
  3887. Alcator series of compact tokmaks.
  3888.  
  3889. % Max Planck Institute for Plasma Physics (IPP):  In Garching (near
  3890. Munich).  The largest plasma physics institute in Germany.  Presently
  3891. home of ASDEX-Upgrade and Wendelstein-7AS. (See entries)
  3892.  
  3893. ! Maxwell, James Clerk:  19th-century British physicist, responsible 
  3894. for the synthesis of the equations of electromagnetism and the 
  3895. prediction of electromagnetic waves, among other things.
  3896.  
  3897. & Maxwell-Boltzmann Distribution:  Distribution function of particle
  3898. velocities (or energies) corresponding to a system in thermal 
  3899. equilibrium with a temperature value of T.  See also: distribution 
  3900. functions, temperature.
  3901.  
  3902. & Maxwellian Distribution: see Maxwell-Boltzmann Distribution
  3903.  
  3904. & Maxwell ('s) Equations: The key equations governing
  3905. electrical and magnetic phenomena. These are a set of four
  3906. vector partial differential equations relating electric and
  3907. magnetic fields to each other and to electric charges and
  3908. currents.
  3909.  
  3910. & Mean Free Path (for a given event, e.g., collisons):  Average 
  3911. distance a particle travels between occurrences of the given 
  3912. event; e.g., between collisions.  For collisions, the mean free
  3913. path is roughly equal to unity divided by the product of the 
  3914. collision cross section times the particle density.
  3915.  
  3916. & Mega-:  Metric prefix indicating 1,000,000 times a given quantity.
  3917. e.g., a megawatt is 1,000,000 watts.
  3918.  
  3919. * Meltdown:  In a fission reactor, if there is insufficient coolant
  3920. or the fission chain reaction proceeds too rapidly, heat can
  3921. build up in the reactor fuel, causing it to melt.  In extreme
  3922. cases the whole fission core can melt down to (or even through) the
  3923. reactor floor.  Fusion reactors are not vulnerable to this.
  3924.  
  3925. & Metastable state:  several types
  3926.         Electronic
  3927.         Nuclear
  3928.  
  3929. & Micro-:  Metric prefix indicating 1/1,000,000th of a given
  3930. quantity.  e.g., a microampere is 1/1,000,000th of an ampere.  
  3931.         
  3932. * Microinstability: Instabilities due to particle / kinetic-
  3933. theoretical effects, typically occuring on small scales, as opposed 
  3934. to those derivable from fluid models valid on larger scales.
  3935. As with other instabilities, these are driven by various types
  3936. of available free energy.  (See also kinetic theory.)
  3937.  
  3938. * Microwave Interferometer:  See interferometer, interferometry.
  3939. A microwave interferometer uses radio waves in the microwave
  3940. frequency (or wavelength) range as the electromagnetic signal.
  3941. Microwave interferometers are used to measure the line-averaged
  3942. density of a plasma along the path through which the microwave 
  3943. beam is passed, through phase shifts in the propagated beam.
  3944.  
  3945. * Microwave Tokamak eXperiment (MTX): a reincarnation of Alcator C
  3946. at LLNL, now shut down.
  3947.  
  3948. > Migma devices:  Non-thermal, non-pulsed devices in which fusion 
  3949. occurs among the ions of a self-colliding particle beam.
  3950.  
  3951. $ mill:  financial unit equal to 0.1 cents or 0.001 dollars;
  3952. standard unit which electrical utilities use in charging for
  3953. electricity (e.g., 50 mills/kwh = $0.05/kwh).
  3954.  
  3955. > Minimum-B Configuration:  Confinement configuration where the
  3956. magnetic field strength is a minimum where the plasma is to be
  3957. confined, and increases in all directions away from the confinement
  3958. region.  Stability is favorable in such a configuration because the
  3959. magnetic pressure increases in all directions away from the plasma.
  3960.  
  3961. * Mirnov Oscillations:  Fluctuations in the poloidal magnetic
  3962. field (of a toroidal magnetic confinement system) which rotate
  3963. in the electron diamagnetic drift direction at a speed comparable
  3964. to the electron diagmagnetic drift velocity and with frequencies
  3965. due to 5-20 kHz.  Mirnov oscillations arise from tearing modes.
  3966. Poloidal magnetic probes used to measure the poloidal field in order
  3967. to diagnose Mirnov oscillations (and other MHD phenomena) are
  3968. often called Mirnov coils or Mirnov loops.  See relevant entries...
  3969.  
  3970. > Mirror Advanced Reactor Study (MARS):  This was a collaborative
  3971. effort between government, academia, and industry to design a 
  3972. commercial-scale tandem mirror fusion power plant.  Participants
  3973. included the Department of Energy (LLNL); University of Wisconsin;
  3974. TRW, Inc.; General Dynamics; EBASCO Services; Science Applications,
  3975. Inc.; and Grumman Aerospace Corp.  System was never actually built.
  3976.  
  3977. > Mirror device, mirror machine:  Generally, linear fusion machines 
  3978. which confine the plasma using the mirror effect.  Basically there 
  3979. is a weak field in the center, and strong fields at the ends.  
  3980. Particles are then reflected at the ends by the strong fields,
  3981. and are confined in the center of the device.  (Some particles
  3982. will have enough velocity along the axis of the device to escape
  3983. from the mirror, however.)
  3984.  
  3985. * Mirror effect: A charged particle travelling into an increasing
  3986. magnetic field will (if the field becomes strong enough) reverse 
  3987. direction and be reflected back.  This is a direct result of
  3988. the adiabatic invariance (see entry) of the magnetic moment 
  3989. (see entry).  Plasmas can be confined by devices which utilize
  3990. this effect; see entry above for mirror device.  The effect 
  3991. also occurs in some toroidal plasmas, since the toroidal magnetic
  3992. field is stronger on the inboard side than on the outboard side;
  3993. in this case it gives rise to so-called "neoclassical" effects.
  3994. The strength of the mirror is determined by the mirror ratio.
  3995. (See relevant entries.  Consult an introductory plasma physics
  3996. text for a more technical explanation.)
  3997.  
  3998. > Mirror Fusion Test Facility (MFTF):  A large mirror device built 
  3999. at LLNL from the late 1970s to the mid-1980s, but mothballed 
  4000. for political reasons (decrease in magnetic fusion funding) 
  4001. just before it was to begin operation.
  4002.  
  4003. * Mirror Ratio:  In a magnetic mirror, the mirror ratio is the ratio
  4004. between the strongest value of the magnetic field on the mirror's 
  4005. axis, and the value at some other point on the axis.  In 
  4006. a mirror confinement device, the "other point" is taken to be
  4007. the location of weakest field strength between two confining
  4008. mirrors.  The mirror ratio is a key factor in determining 
  4009. confinement properties of the system.
  4010.  
  4011. > MIX-1:  A small, gun-injected mirror machine at the University
  4012. of Maryland; was used to study the drift-cyclotron loss cone
  4013. instability (see entries for DCLC, DCLC instability).
  4014.  
  4015. * Mobility: The ease with which a charge in a medium (e.g. a plasma)
  4016. moves in response to an electric field. Related to diffusivity and to
  4017. resistivity.  Measured by the average equilibrium drift velocity 
  4018. attained by the charged particle when subjected to acceleration
  4019. by a unit electric field and the opposing frictional force of
  4020. collisions with other particles.
  4021.  
  4022. * Mode Rational Surface:  A magnetic surface on which field
  4023. lines resonate with the helicity of a particular perturbation
  4024. or instability; see also rational surface.
  4025.  
  4026. * Moderator:  Substance used in a fission reactor to slow down
  4027. ("moderate") energetic fission neutrons so that they are more
  4028. easily captured within the reactor and therefore maintain the
  4029. fission chain-reaction.
  4030.  
  4031. > Modular High-Temperature Gas-Cooled Reactor:  Class of fission
  4032. reactors under study in the U.S.; designed to run at higher 
  4033. temperatures and use gas cooling to achieve greater efficiency 
  4034. of conversion from thermal to electric energy.
  4035.  
  4036. & Mole: The amount of given substance such that the mass in grams 
  4037. is equal to its [atomic weight, molecular weight, mass number].
  4038. The number of particles in a mole of a substance is Avogadro's
  4039. Number N = 6.02497 x 10^23 (see entry).  For instance, one mole
  4040. of water weighs 18 grams, since water is H2O, the H's weigh
  4041. one apiece, and the O weighs 16.  Heavy water, or D2O, weighs
  4042. 20 grams/mole, because each D weighs 2 instead of 1.
  4043.  
  4044. * Molecular ion injection:  Heating concept for magnetic 
  4045. confinement fusion in which energetic (accelerated) molecular
  4046. ions are injected into the plasma, dissociate, and heat the
  4047. plasma while building up the population of trapped high-energy 
  4048. ions.  Not widely used (see neutral beam injection).
  4049.  
  4050. & Momentum:  Basic physical quantity measuring motion; generally
  4051. defined as momentum = mass * velocity.  The total momentum of
  4052. all bodies in a system is conserved in all physical processes 
  4053. known so far, I believe.  Momentum is related to force in that
  4054. force = rate of change of momentum with time.  See also force.
  4055.  
  4056. * Motor-Generator:  Device used to store energy by accelerating
  4057. a rotating flywheel to high speeds; energy may be rapidly discharged
  4058. and converted to shorter-pulse energy.  (Used to power TFTR; the
  4059. electric utility would be a little unhappy if TFTR were to suddenly
  4060. draw its 30 MW+ of power at random intervals. :)
  4061.  
  4062. > Multiple Mirror eXperiment (MMX):  A 10-meter long simple 
  4063. mirror facility which was located at the University of California,
  4064. Berkeley.  
  4065.  
  4066. > Muon-Catalyzed Fusion: Alternative approach to fusion where
  4067. muons are introduced to D-T fluid.  The muon is heavy enough that
  4068. it binds more strongly to the D or T than an electron would, and
  4069. the result is that the D and T nuclei in the molecule are drawn
  4070. more tightly together, and fusion results.  More detailed discussion
  4071. is given in section 4B.
  4072.  
  4073.  
  4074. Archive-name: fusion-faq/glossary/n
  4075. Last-modified: 20-Feb-1995
  4076. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  4077. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  4078.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  4079.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  4080.  
  4081. ===============================================================
  4082. Glossary Part 14:  Terms beginning with "N"
  4083.  
  4084. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  4085. AND PLASMA PHYSICS
  4086.  
  4087. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  4088.  
  4089. Guide to Categories:
  4090.  
  4091. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  4092. & = basic physics vocabulary 
  4093. > = device type or machine name
  4094. # = name of a constant or variable
  4095. ! = scientists 
  4096. @ = acronym
  4097. % = labs & political organizations
  4098. $ = unit of measurement
  4099.  
  4100. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  4101. ==================================================================
  4102.  
  4103. NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN
  4104.  
  4105. # n: variable used for number density of particles.
  4106. # n: also used as the symbol for a neutron.
  4107. # n: also sometimes used for the index of refraction
  4108.  
  4109. @ NAS: National Academy of Sciences; see entry
  4110.  
  4111. @ NASA: National Aeronautics and Space Administration
  4112.  
  4113. $ nano: metric prefix indicating 10^-9 * the base unit
  4114.  
  4115. @ NBETF: Neutral Beam Engineering Test Facility
  4116.  
  4117. @ NBI: Neutral Beam Injection; see entry
  4118.  
  4119. @ NBS: National Bureau of Standards
  4120.  
  4121. @ ND-YAG: Neodymium yttrium Aluminum Garnet
  4122.  
  4123. # ne: (n subscript e) - usually electron density
  4124.  
  4125. # Ne: chemical symbol for Neon.
  4126.  
  4127. @ NERSC: National Energy Research Supercomputer Center; see entry
  4128.  
  4129. @ NIF: National Ignition Facility; see entry
  4130.  
  4131. @ NIKE: Naval? Inertial Confinement Experiment????; see entry
  4132.  
  4133. @ NINJA: Neutral gas INJection Array (on Alcator C-Mod)
  4134.  
  4135. @ NIST: National Institute for Science & Technology?
  4136.  
  4137. @ NRC: National Research Council *OR* Nuclear Regulatory
  4138. Commission; see entries.
  4139.  
  4140. @ NRL: Naval Research Laboratory; see entry
  4141.  
  4142. @ NSTX: National Spherical Tokamak eXperiment; see entry
  4143.  
  4144. % National Academy of Sciences:  Elite, honorary, independent,
  4145. self-perpetuating organization of highly-successful scientists;
  4146. chartered by the U.S. Congress to provide technical advice
  4147. to the federal government upon request. 
  4148.  
  4149. % National Energy Research Supercomputer Center (NERSC):
  4150. Formerly the National Magnetic Fusion Energy Computer Center,
  4151. or NMFECC, NERSC is a supercomputer facility located at
  4152. Livermore, CA.  Originally developed to provide high-performance
  4153. computing facilities for the needs of the magnetic fusion
  4154. energy program, the facility now benefits all energy research
  4155. programs.  NERSC is a part of the Energy Sciences Network, ESNET,
  4156. run by the Department of Energy, which links several of the
  4157. national laboratories.
  4158.  
  4159. > National Ignition Facility (NIF):  Inertial-Confinement 
  4160. Fusion Facility proposed to be built at Livermore and 
  4161. operational around the year 2000.  See Section 9 on Future 
  4162. Plans for more information.
  4163.  
  4164. % National Research Council:  Research arm of the National
  4165. Academy of Sciences.
  4166.  
  4167. > National Spherical Tokamak eXperiment (NSTX):  Mid-sized 
  4168. low aspect-ratio tokamak / spheromak experiment proposal; 
  4169. still in design phase / not funded.  See Section 9 on Future 
  4170. Plans for more information.
  4171.  
  4172. % Naval Research Laboratory:  Basic-science research laboratory
  4173. operated by the U.S. Navy.    
  4174.  
  4175. * Neoclassical Diffusion:  In a magnetized plasma, _classical_ 
  4176. diffusion refers to transport of particles due to Coulomb collisions, 
  4177. taking the spiral orbits in the magnetic field into account.  In a 
  4178. toroidal magnetic field, the actual rate of diffusive transport is 
  4179. much higher due to slow changes in the positions of the centers of the 
  4180. spirals, known as banana orbits (see entry).  This faster transport 
  4181. is called _neo-classical_.  With very few exceptions the transport 
  4182. in toroidal devices is observed to be 10-100 times larger still, 
  4183. presumably due to small-scale turbulence.  The observed transport is 
  4184. called _anomalous_ (although it actually is the "normal" state).
  4185.  
  4186. * Neoclassical transport:  See neo-classical diffusion.
  4187.  
  4188. > Neutral Beam Engineering Test Facility:  Facility located at
  4189. LBL which tested neutral beam injection systems that were 
  4190. designed for use in magnetic fusion reactors.
  4191.  
  4192. * Neutral Beam Injection: This is one of the fundamental plasma
  4193. heating methods.  A particle accelerator is used to create
  4194. fast ion beams (the particle energies are on the order of 100 keV);
  4195. the ion beam is then passed through a neutral gas region, where
  4196. the ions neutralize via charge-exchange reactions with the neutral
  4197. gas.  The neutralized beam is then injected into a magnetically 
  4198. confined plasma.  The neutral atoms are unaffected (not confined)
  4199. by the magnetic field, but ionize as they penetrate into the
  4200. plasma.  The high-energy ions then transfer some of their energy 
  4201. to the plasma particles in repeated collisions, and heat the 
  4202. plasma.  
  4203.  
  4204. * Neutral Injection Concept:  See Neutral Beam Injection, above.
  4205.  
  4206. * Neutralized Plasma:  Plasma with no net electrical charge.
  4207.  
  4208. & Neutron:  [Symbol: n]  Fundamental atomic particle with 
  4209. zero electrical charge (therefore not confined by a magnetic 
  4210. field) and a mass roughly equal to a proton's mass.  Neutrons
  4211. are found in all nuclei except for ordinary hydrogen; they are
  4212. also products of many nuclear reactions.  Neutrons will react
  4213. with nuclei, and can induce radioactivity or fission.  Free 
  4214. neutrons which do not collide and react with a nucleus decay into 
  4215. an electron, a proton, and an neutrino, with a half life of 
  4216. about 13 minutes. 
  4217.  
  4218. * Neutron Wall Loading:  Energy flux carried by fusion neutrons into
  4219. the first physical boundary that surrounds the plasma (the first 
  4220. wall).  (see also First Wall, Flux, Neutrons)
  4221.  
  4222. > NIKE:  Medium-scale(?) inertial-confinement fusion facility at
  4223. the Naval Research Lab; see discussion in Section 5.
  4224.  
  4225. * Non-Inductive Current Drive:  Current drives schemes that do not 
  4226. rely upon the "transformer" effect in tokamaks.  The attainment of 
  4227. non-inductive current drive is crucial to the success of tokamaks 
  4228. as truly steady-state devices.  See also inductive current drive.
  4229.  
  4230. > Nova:  The United States' largest laser (ICF) fusion
  4231. facility, and the world's most powerful laser; located at LLNL.  
  4232. This is a 10-beam, 100 terawatt, Nd-glass laser system, which can
  4233. operate at the infrared/visible wavelengths of 1.05, 0.53, or 
  4234. 0.35 microns.  It was completed in 1984 and is the successor to 
  4235. the Shiva system.  (The next flagship laser-fusion facility 
  4236. currently planned in the U.S. is the National Ignition Facility.)
  4237.  
  4238. * Nuclear Binding Energy:  The difference between the total
  4239. energy ( = mc^2) of the bound nucleus, and the energies of
  4240. the individual constituent particles ( = sum of masses * c^2).
  4241. The nuclear binding energy *per nucleon* is a maximum for iron.
  4242. Fusion releases energy because light nuclei are less tightly
  4243. bound than medium-weight nuclei, and thus energy is liberated
  4244. when they become more tightly bound after fusing.  Fission
  4245. releases energy for the same reason - heavy nuclei are also 
  4246. less tightly bound than medium-weight nuclei, and energy is
  4247. liberated when heavy nuclei split into lighter nuclei.
  4248.  
  4249. & Nuclear Force:  See Weak (Nuclear) Force, Strong (Nuclear) Force.
  4250.  
  4251. % Nuclear Regulatory Commission:  U.S. organization in charge
  4252. of overseeing safety of nuclear facilities, including fission
  4253. (and presumably fusion) reactors.  
  4254.  
  4255. * Nucleon:  Generic term for a component particle of a nucleus,
  4256. i.e., either a proton or a neutron.
  4257.  
  4258. & Nucleus:  The tiny core of an atom, positively charged,
  4259. containing protons and neutrons (except for simple hydrogen, 
  4260. which has only a single proton).  In an atom, electrons "orbit" 
  4261. the nucleus, forming a cloud around it.
  4262.  
  4263.  
  4264.  
  4265.  
  4266.  
  4267. Archive-name: fusion-faq/glossary/o
  4268. Last-modified: 20-Feb-1995
  4269. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  4270. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  4271.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  4272.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  4273.  
  4274. ===============================================================
  4275. Glossary Part 15:  Terms beginning with "O"
  4276.  
  4277. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  4278. AND PLASMA PHYSICS
  4279.  
  4280. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  4281.  
  4282. Guide to Categories:
  4283.  
  4284. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  4285. & = basic physics vocabulary 
  4286. > = device type or machine name
  4287. # = name of a constant or variable
  4288. ! = scientists 
  4289. @ = acronym
  4290. % = labs & political organizations
  4291. $ = unit of measurement
  4292.  
  4293. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  4294. ==================================================================
  4295.  
  4296. OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
  4297.  
  4298. @ OFE: Office of Fusion Energy; see entry
  4299.  
  4300. @ OH: Ohmic Heating; see entry
  4301.  
  4302. @ OH1, OH2L, OH2U:  Ohmic Heating Coils (1,2, upper, lower)
  4303.      on Alcator C-Mod
  4304.  
  4305. @ OPEC: Organization of Petroleum Exporting Countries; see entry
  4306.  
  4307. @ ORNL: Oak Ridge National Laboratory; see entry
  4308.  
  4309. % Oak Ridge National Laboratory:  Located in Oak Ridge, TN.  
  4310. Home of a series of various fusion devices.  Recent machines
  4311. have included the Elmo Bumpy Torus and the Advanced Toroidal
  4312. Facility (stellarator).  (Could use more info!)
  4313.  
  4314. % Office of Fusion Energy:  This is the office (within the 
  4315. Office of Energy Research in the U.S. Department of Energy) 
  4316. which administers the fusion energy research program.  
  4317. Web users can visit http://wwwofe.er.doe.gov/ for more info.
  4318.  
  4319. ! Ohm, Georg Simon (1789-1854): Physicist who discovered the
  4320. relationship between electric current, potential and resistance.
  4321. (Yes, it is Georg.  Swedish, I believe.)
  4322.  
  4323. $ Ohm:  Unit of electrical resistance.
  4324.  
  4325. & Ohmic heating:  Heating that results from the flow of current
  4326. through a medium with electrical resistance.  In plasmas 
  4327. subjected to ohmic heating, ions are heated almost entirely by 
  4328. transfer of energy from the hotter, more mobile electrons.
  4329.  
  4330. * Ohmic heating coil:  On a tokamak, this is the coil (generally
  4331. a set of coils; part of the poloidal field system) used to 
  4332. induce an electric field in the plasma via a transformer 
  4333. effect.  The electric field generates of a toroidal plasma 
  4334. current, with resultant ohmic heating.
  4335.  
  4336. * Ohmic heating solenoid:  See ohmic heating coil, solenoid.
  4337.  
  4338. & Ohm's Law:  The relationship between the net current and
  4339. the electric field in a conducting medium.  For simple 
  4340. resistors, the voltage equals current times resistance,
  4341. V = I*R.  In plasmas the "generalized Ohm's Law" is a
  4342. more complex tensor relationship involving the vector 
  4343. current density, the vector for the electric field, and 
  4344. a generalized resistance tensor that relates the two.
  4345.  
  4346. > OMEGA:  Inertial confinement fusion facility at the Laboratory
  4347. for Laser Energetics, University of Rochester (NY).  OMEGA
  4348. uses a 24-beam Nd:glass laser at wavelengths of 
  4349. 1.054 or .351 microns.
  4350.  
  4351. # Omega:  Variable frequently used to denote frequencies.
  4352.  
  4353. * O-Point:  Place where the poloidal magnetic field vanishes in such 
  4354. a way that the nearby flux surfaces are elliptical, e.g. on the 
  4355. magnetic axis (see entry) or at the center of a magnetic island (see 
  4356. entry). (See also X-Point.) 
  4357.  
  4358. & Optical Axis:  The line passing through both the centers of
  4359. curvature of the optical surfaces of a lens; the optical 
  4360. centerline for all the centers of a lens system.
  4361.  
  4362. & Optical Interferometer:  This is an interferometer (see entry)
  4363. which uses the interference of optical-frequency light waves.  
  4364. These are useful in measuring distances precisely, and can
  4365. be used to test optical system elements (lenses, mirrors, etc.)
  4366. during manufacture.
  4367.  
  4368. * Optical Pumping:  In laser physics, this denotes the process
  4369. in which absorbed light is stored in the laser medium.  If the
  4370. absorption & storage process creates a population inversion, 
  4371. laser action can occur (and extract the energy stored by optical
  4372. pumping in the form of laser emission).
  4373.  
  4374. * Oscillator:  In laser physics, this refers to a device to
  4375. generate coherent optical energy.  (i.e., it's another term 
  4376. for the laser-light creating device itself, minus the source
  4377. of power which pumps the oscillator.)  The oscillator generally 
  4378. consists of a laser medium placed within an optical resonant
  4379. cavity (pair of mirrors).  Optical energy will be trapped between
  4380. the mirrors and the optical (laser) oscillations will grow
  4381. so long as the gain of the laser medium exceeds the losses at
  4382. the mirrors.
  4383.  
  4384. * Outboard Side:  portion of a tokamak / toroidal device on
  4385. the outer side, opposite the central axis.
  4386.  
  4387. * Overturning Moment:  Torque ("moment") on a toroidal field
  4388. coil in a tokamak, about the device's radial direction, 
  4389. that results from out-of-plane forces on the coil due to
  4390. the interactions between the coil current and the poloidal
  4391. (vertical) magnetic field.  This torque tends to "overturn"
  4392. the vertical toroidal field coil, and must be engineered
  4393. against.
  4394.  
  4395.  
  4396. Archive-name: fusion-faq/glossary/p
  4397. Last-modified: 25-Feb-1995
  4398. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  4399. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  4400.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  4401.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  4402.  
  4403. ===============================================================
  4404. Glossary Part 16:  Terms beginning with "P"
  4405.  
  4406. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  4407. AND PLASMA PHYSICS
  4408.  
  4409. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  4410.  
  4411. Guide to Categories:
  4412.  
  4413. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  4414. & = basic physics vocabulary 
  4415. > = device type or machine name
  4416. # = name of a constant or variable
  4417. ! = scientists 
  4418. @ = acronym
  4419. % = labs & political organizations
  4420. $ = unit of measurement
  4421.  
  4422. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  4423. ==================================================================
  4424.  
  4425. PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP
  4426.  
  4427. # p, P:  Variables used for plasma (kinetic) pressure.
  4428. # p:  also used as symbol for the proton
  4429. $ p:  also the metric prefix for pico (10^-12 * base unit) 
  4430.  
  4431. @ PBFA-II:  Particle Beam Fusion Accelerator-II; see entry
  4432.  
  4433. @ PBX-M:  Princeton Beta eXperiment-Modified; see entry
  4434.  
  4435. @ PCS:  Plasma Control System (Alcator C-Mod)
  4436.  
  4437. @ PCX:  Neutral Particle Analyzer
  4438.  
  4439. @ PDX:  Poloidal Divertor eXperiment; see entry
  4440.  
  4441. @ PEOS:  Plasma Erosion Opening Switch; see entry for 
  4442.      Plasma Opening Switch (POS)
  4443.  
  4444. @ PEP:  Pellet Enhanced Performance; see entry on pellet injection
  4445.  
  4446. @ PEST:  Plasma Equilibrium and STability code; see entry
  4447.  
  4448. @ PF:  Poloidal Field; Poloidal Field Magnet Coil
  4449.  
  4450. @ PLT:  Princeton Large Torus; see entry
  4451.  
  4452. @ PNL:  Pacific National (Northwest?) Laboratory; no entry yet.
  4453.  
  4454. @ POS:  Plasma Opening Switch; see entry
  4455.  
  4456. @ PPPL:  Princeton Plasma Physics Lab; see entry
  4457.  
  4458. @ PV:  Photo-Voltaic; see entry
  4459.  
  4460. @ PWR:  Pressurized Water Reactor (fission); see entry
  4461.  
  4462. * Parametric Instability:  Instability which occurs in a
  4463. system whose equilibrium is weakly modulated in time or
  4464. space.  The modulation produces a coupling of the linear
  4465. eigenmodes of the system and can lead to destabilization.
  4466.  
  4467. & Particle:
  4468.  
  4469. > Particle Beam Fusion Accelerator II:  Light ion accelerator
  4470. inertial confinement fusion research system at Sandia National 
  4471. Laboratories.
  4472.  
  4473. & Particle Density:  number of particles present per unit volume
  4474. (typically a cubic centimeter).  See also density; typically
  4475. represented by the variable "n".
  4476.  
  4477. * Pellet Injection / Pellet Injector: This is a device
  4478. which accelerates (shoots) small (less than 4 mm diameter) 
  4479. frozen pellets of hydrogen (or other) isotopes; these are then
  4480. launched at high speed (ca. 1000 m/sec) into the inner 
  4481. regions of hot plasmas.  Use of lithium and boron pellets
  4482. allows coating of the vacuum vessel walls, and is useful for
  4483. impurity control.  Pellet injection can also be used to fuel
  4484. the plasma, and the light emitted by the pellet's ablation
  4485. cloud is useful for diagnostic purposes.
  4486.  
  4487. * Pfirsch-Schluter Regime, P-S Transport:  One of the 
  4488. neoclassical transport parameter regimes in a tokamak plasma; 
  4489. characterized by the collisional mean free path being shorter 
  4490. than the connection length.  (This is the high-collisionality 
  4491. end of the spectrum; plateau transport is in the middle, and
  4492. the banana regime is on the low-collisionality end.)  
  4493. In this regime the diffusion coefficient is q^2 times greater 
  4494. than the classical value (q being the safety factor, q > 1).
  4495. See also classical transport, neoclassical transport, 
  4496. plateau transport, banana transport, safety factor.
  4497.  
  4498. & Phase Velocity:  Defined as w/k, this describes the rate
  4499. of propagation of a wave through space.
  4500.  
  4501. & Photoionization:  The ionization of an atom or molecule
  4502. by the collision of a high-energy photon (i.e., electromagnetic
  4503. radiation) with the particle.
  4504.  
  4505. & Photo-voltaic:  Adjective used to describe devices which
  4506. convert light, particularly solar energy, into electricity.
  4507.  
  4508. $ pico-:  Metric prefix indicating 10^-12 times the base unit.
  4509.  
  4510. * Pinch effect:  General term for a class of phenomena 
  4511. whereby the plasma is compressed or restricted ("pinched").
  4512. There are a variety of types of pinches.  The Z-pinch
  4513. is a constriction of a plasma carrying a large current, 
  4514. caused by the interaction of that current with its own 
  4515. encircling magnetic field.  The Theta pinch is a constriction
  4516. of a plasma by an increase in the axial magnetic field 
  4517. generated by an external solenoidal current.  The Ware pinch
  4518. arises in tokamaks due to neoclassical effects.  And there
  4519. are others.
  4520.  
  4521. > Pinch Device or Pinch Machine:  Device which confines 
  4522. plasma using a pinch effect.  (Typically the Z or Theta pinch.)
  4523.  
  4524. * Pinch Reflex Diode:  A self-insulated ion diode in which
  4525. the magnetic field from the ion and electron flow alone
  4526. provide electron control, and the ion source is an anode
  4527. plasma formed by relexing the electrons through a thin
  4528. plastic foil.
  4529.  
  4530. * Pitch Angle:  For a charged particle moving in a magnetic field,
  4531. this is the angle arctan (v-perp/v-parallel), where v-parallel
  4532. is the component of the particle's velocity parallel to the
  4533. magnetic field, and v-perp is the perpendicular component.
  4534. The pitch angle is zero when the particle moves purely parallel
  4535. to the field, and 90-degrees when the particle has no parallel
  4536. velocity at all.
  4537.  
  4538. * Pitch Angle Scattering:  Scattering (collisional, or due
  4539. to wave-particle effects) of particles in velocity space,
  4540. in which the pitch angle (see entry above) is changed.
  4541.  
  4542. * Plant Factor:  Another term for Capacity Factor; see entry.
  4543.  
  4544. * Plasma:  A "Fourth State of Matter" in which many of the 
  4545. atoms or molecules are ionized.  Plasmas have unique physics
  4546. compared to solids, liquids, and gases.  (Most plasmas can be
  4547. thought of at first as extremely hot gases, but their properties
  4548. are generally quite different.)  Some (but not all!) Examples:  
  4549. the sun, fluorescent light bulbs and other gas-discharge tubes, 
  4550. very hot flames, much of interplanetary, interstellar, and 
  4551. intergalactice space, the earth's ionosphere, parts of the 
  4552. atmosphere around lightning discharges, and of course fusion plasmas.
  4553.  
  4554. * Plasma Beta:  see Beta
  4555.  
  4556. * Plasma, Cold:  See Cold Plasma Model
  4557.  
  4558. * Plasma Containment:  (quoting from the PPPL Glossary of Fusion 
  4559. Terms)  "In plasma physics experiments or nuclear fusion experiments, 
  4560. operation is intended to prevent, in an effective and sufficiently 
  4561. prolonged manner, the particles of a plasma from striking the walls 
  4562. of the container in which this plasma is produced.  Plasma 
  4563. confinement is a fundamental requirement for obtaining net energy 
  4564. from a fusion plasma.  The reason is that scattering (hence 
  4565. diffusion) is at least an order of magnitude more probable than 
  4566. fusion reactions.  Hence, without confinement, the plasma fuel would 
  4567. disperse before enough fusion reactions could take place."
  4568.  
  4569. * Plasma Equilibrium and STability Code:  (PEST) This is a 
  4570. widely-used, well-developed computer simulation ("code") used 
  4571. to calculate MHD equilibrium and stability in various fusion 
  4572. devices.
  4573.  
  4574. > Plasma Focus:  The Plasma Focus is another device which depends 
  4575. on the pinch effect.  Possible applications include both fusion
  4576. and plasma propulsion, as well as other plasma research.  In essence
  4577. the plasma focus is generated by discharge of a current across
  4578. the ends of two coaxial insulated conducting pipes. 
  4579. The Plasma Focus caused a huge stir when they generated copious 
  4580. neutrons, until it was discovered that the source of the neutrons 
  4581. was knockoffs from deuterium due to pinch accelerated electrons or 
  4582. ions.  Plasma focus is sort of a point version of the "Z"pinch. 
  4583. For more information on the plasma focus, see the entry in the
  4584. section on confinement approaches (4B).
  4585.  
  4586. * Plasma Frequency:  The natural collective oscillation frequency 
  4587. of a charge species (electrons, ions, etc.) in a plasma, in the 
  4588. absence of (or at least parallel to) a magnetic field.  Also 
  4589. known as Langmuir or Langmuir-Tonks frequency; see also 
  4590. electrostatic waves, plasma oscillations.
  4591.  
  4592. * Plasma Oscillations:  Class of electrostatic oscillations
  4593. which occur at/near the plasma frequency (see entry) and involve
  4594. oscillations in the plasma charge density.  Also known as
  4595. Langmuir Oscillations; In Stix's _Waves in Plasmas_ these
  4596. are called Langmuir-Tonks Plasma Oscillations.
  4597.  
  4598. * Plasma-Plasma Reaction:  Fusion reaction which occurs from the
  4599. collision of two thermal plasma ions.  (See also beam-wall, 
  4600. beam-beam, and beam-plasma reaction entries.)
  4601.  
  4602. * Plasma Wave:  A disturbance of a plasma away from equilibrium,
  4603. involving oscillations of the plasma's constituent particles
  4604. and of an electromagnetic field.  Plasma waves can propagate
  4605. from one point in the plasma to another without net motion
  4606. of the plasma.
  4607.  
  4608. > Plasmak:  Controversial advanced spheromak-type concept using 
  4609. a fluid rather than solid conducting shell and a plasma with purely
  4610. internal magnetic fields, whose pressure is supported by a 
  4611. surrounding gas; for more information see entry in section 4.
  4612.  
  4613. * Plasmoid:  An isolated plasma which holds together for a
  4614. duration much longer than the collison times for the consituent
  4615. particles.
  4616.  
  4617. * Plateau Region, Plateau Transport:  The collision frequency
  4618. (and transport) regime characterized by an effective coulomb
  4619. scattering rate equal to or greater than the poloidal transit
  4620. ("bounce") frequency, but where collisional mean free path 
  4621. is less than the connection length (2qR*PI).  In this regime,
  4622. the transport coefficients are independent of the collision
  4623. frequency.  (Thus a plot of transport coefficients vs. 
  4624. frequency becomes horizontal line in this regime, forming 
  4625. a "plateau" in the graph; hence the name.)
  4626.  
  4627. & Plutonium:  Radioactive metallic element (Pu). The primary 
  4628. isotope, plutonium-239, is a product of neutron absorption 
  4629. by U-238, esp. in fission reactors.  Pu is used in nuclear 
  4630. weapons and as a fission reactor fuel.
  4631.  
  4632. * Poisoning:  Buildup of ash and impurities in a fusion plasma
  4633. tends to reduce the quality of the plasma and reduce the fusion
  4634. output; this sort of process is sometimes called "poisioning"
  4635. the reactor or the plasma.  See also ash, impurities.
  4636.  
  4637. & Polarization:
  4638.  
  4639. * Polarization of Reacting Particles:  See Spin-Polarized Fusion.
  4640.  
  4641. * Poloidal:  In toroidal geometries, the direction along the
  4642. circumference of a slice through one side of the torus. 
  4643. "The short way around a torus".
  4644.         - Albert Chou, albert@seas.ucla.edu
  4645.  
  4646. * Poloidal Divertor:  A divertor (see entry) which takes a 
  4647. bundle of poloidal field lines, forming a separatrix in the
  4648. poloidal magnetic field which creates separate plasma regions
  4649. (which can then have different physical parameters, since 
  4650. transport is reduced across the separatrix where q => infinity).
  4651.  
  4652. > Poloidal Divertor Experiment: (PDX)  A medium-size, high-current
  4653. divertor tokamak which was operated at Princeton, whose primary
  4654. research objective was to determine the effectiveness of 
  4655. poloidal magnetic divertors in controlling impurities in reactorlike
  4656. fusion plasmas.  PDX was modified and became PBX, which was 
  4657. modified again and is now PBX-M (see entry for Princeton Beta
  4658. Experiment).
  4659.  
  4660. * Poloidal Field:  In toroidal devices, the magnetic field that
  4661. encircles the plasma axis.  (i.e., loops around the torus 
  4662. "the short way".)
  4663.  
  4664. * Poloidal Field Coils:  In toroidal devices (eg, tokamaks), the
  4665. sets of windings which are (typically) aligned along the plasma
  4666. axis and produce poloidal fields.  These include ohmic heating,
  4667. shaping, vertical, equilibrium, and divertor windings.
  4668.  
  4669. * Poloidal Field Windings:  See Poloidal Field Coils above.
  4670.  
  4671. * Positive Column:  The luminous glow, often striated, which
  4672. occurs between the Faraday dark space and the anode in a
  4673. glow discharge plasma tube.
  4674.  
  4675. & Positron:  Antiparticle to the electron; this particle has the
  4676. mass of the electron but the opposite charge.
  4677.  
  4678. * Positron Emission:  Form of nuclear decay where a proton 
  4679. disintegrates into a neutron, positron, and some sort of
  4680. neutrino. (?)
  4681.  
  4682. & Power:  Defined as amount of work per unit time, or change in 
  4683. energy per unit time.
  4684.  
  4685. * Power Density:  In fusion, the rate at which energy is 
  4686. generated per unit volume in the reactor core.  (See also entries
  4687. for power, density.)
  4688.  
  4689. & Pressure:  Defined as force per unit area.
  4690.  
  4691. * Pressure Tensor:  A generalized pressure (can be anisotropic)
  4692. which plays a role in MHD (see entry) analogous to that of 
  4693. pressure in ordinary fluid mechanics.
  4694.  
  4695. > Pressurized-Water Reactor (fission):  Type of nuclear reactor
  4696. where the coolant is water kept under pressure to prevent it
  4697. from turning to steam inside the plant. (I think!)
  4698.  
  4699. * Price-Anderson Act:  U.S. Federal law passed in the 1950s (?)
  4700. which limits utility liability for nuclear fission plant
  4701. accident damages.  U.S. Government effectively insures the
  4702. utilities against external costs associated with nuclear 
  4703. accidents.
  4704.  
  4705. * Primary Energy:  Energy before conversion.  For instance,
  4706. the United States uses about 30,000 megajoules of electricity
  4707. per capita per year, but electricity is generally obtained
  4708. by converting other forms of energy (primarily chemical/heat)
  4709. at an efficiency of around 30%, so the U.S. consumes 90,000
  4710. megajoules of primary energy per capita for electrical use.
  4711. (Total U.S. primary energy consumption is 300,000 megajoules
  4712. per capita.)
  4713.  
  4714. % Princeton - See Princeton University and/or Princeton Plasma 
  4715. Physics Lab
  4716.  
  4717. > Princeton Beta Experiment-Modified (PBX-M):  mid-sized tokamak
  4718. research device at Princeton, which evolved from the Poloidal
  4719. Divertor Experiment (PDX) machine.  Research on PBX is aimed
  4720. at investigating advanced tokamak regimes, such as indented
  4721. plasmas (kidney-bean cross sections) with high-beta, providing
  4722. access to the second-stability regirme. 
  4723.  
  4724. > Princeton Large Torus (PLT): Large tokamak formerly operated
  4725. at the Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL).  Was operated
  4726. in the 1970s and 80s and studied RF heating and current drive,
  4727. as well as neutral beam injection heating and other aspects of
  4728. tokamak physics.  Roughly a predecessor to TFTR.
  4729.  
  4730. % Princeton Plasma Physics Lab (PPPL):  Located in Princeton, 
  4731. New Jersey.  Single largest fusion research facility in the 
  4732. United States; sole U.S. single-purpose plasma physics 
  4733. laboratory; operated by Princeton University for the Department 
  4734. of Energy.  Site of PLT, PBX-M, TFTR, several other past and 
  4735. present experiments, and future site of TPX.
  4736. (Refer to entries for relevant machines, both here and in FAQ.)
  4737.  
  4738. % Princeton University:  Among other research activities, the 
  4739. University operates the Princeton Plasma Physics Laboratory for the 
  4740. Department of Energy (see above entry for PPPL).
  4741.  
  4742. * Process Heat:  Heat produced by a powerplant (could be a
  4743. nuclear reactor, or a fusion reactor someday) and used directly 
  4744. for industrial processes, such as metals manufacturing or 
  4745. chemical production.
  4746.  
  4747. * Project Matterhorn:  Code name of the United States' first 
  4748. secret controlled fusion project, started by Lyman Spitzer 
  4749. at Princeton University in 1951.  Became a subprogram within
  4750. Project Sherwood (see entry below.)
  4751.  
  4752. * Project Sherwood:  Name often used to describe the U.S. controlled
  4753. fusion program in the 1950s and '60s.
  4754.  
  4755. * Proliferation (nuclear):  Proliferation generally describes
  4756. the way something spreads (rapidly) from one area to another;
  4757. in the case of nuclear weapons, nuclear proliferation refers
  4758. to the spread of nuclear bomb-building technology from one
  4759. state to another.
  4760.  
  4761. > Proto II:  A high-power (10 TW) pulsed (24 ns) electron 
  4762. accelerator which was (is?) used for inertial-confinement 
  4763. research. 
  4764.  
  4765. & Proton: (from Herman) An elementary particle found in the
  4766. nucleus of all atoms.  It carries a single positive electrical
  4767. charge.
  4768.  
  4769. & Pulse Height Analyzer:  Instrument which records and stores
  4770. pulses and indicates ("Analyzes") the number of pulse occurrences 
  4771. falling within each of a set of amplitude ("height") ranges.
  4772.  
  4773. * Pulsed Power:  The technology of using electrical energy 
  4774. stores for producing multi-terawatt (10^12 Watts or higher)
  4775. pulses of electrical power for inertial confinement fusion,
  4776. nuclear weapon effects simulation, and directed energy weapons.
  4777. High efficiency and cost effectiveness make it desirable 
  4778. technology for large energy experiments.
  4779.  
  4780. * Pumpout:  Name given to the anomalously high loss of particles 
  4781. to the walls in (some) stellarator discharges; the loss rate 
  4782. when pumpout occurs is substantially greater than that expected 
  4783. from normal classical diffusion processes.
  4784.  
  4785.  
  4786.  
  4787.  
  4788. Archive-name: fusion-faq/glossary/q
  4789. Last-modified: 21-Feb-1995
  4790. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  4791. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  4792.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  4793.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  4794.  
  4795. ===============================================================
  4796. Glossary Part 17:  Terms beginning with "Q"
  4797.  
  4798. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  4799. AND PLASMA PHYSICS
  4800.  
  4801. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  4802.  
  4803. Guide to Categories:
  4804.  
  4805. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  4806. & = basic physics vocabulary 
  4807. > = device type or machine name
  4808. # = name of a constant or variable
  4809. ! = scientists 
  4810. @ = acronym
  4811. % = labs & political organizations
  4812. $ = unit of measurement
  4813.  
  4814. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  4815. ==================================================================
  4816.  
  4817. QQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQQ
  4818.  
  4819. # q - Variable used to indicate electric charge; also used for
  4820. the "safety factor" (see charge, safety factor).  Usually clear
  4821. from context which is meant.
  4822.  
  4823. # Q: See Q-factor
  4824.  
  4825. * Q-enhancement:  Refers to methods for improving the power
  4826. balance in mirror-based magnetic confinement fusion reactors.
  4827.  
  4828. * Q-factor:  Ratio of power produced by fusion to power
  4829. put into the reactor to heat the plasma and drive the
  4830. magnetic fields.  Q = 1 is the definition of scientific
  4831. breakeven, where power out = power in.  Economical fusion
  4832. will require Q significantly greater than 1.  Fortunately
  4833. Q increases dramatically as the plasma parameters 
  4834. approach the Lawson criterion for ignition.  Power to drive
  4835. the magnetic fields is frequently ignored in discussions of
  4836. Q, with the justification that a steady-state, continuous-output
  4837. fusion reactor will have superconducting magnet coils.
  4838.  
  4839. * Q-machine:  Plasma device studied in the 1960s; noted for
  4840. its natural quiescence, which made it attractive for plasma
  4841. wave phyics experimentation.
  4842.  
  4843. * Q-switch:  Optical switch used to rapidly change the Q of
  4844. an optical resonator (see entry for oscillator); utilized
  4845. in the optical resonator of a laser to prevent lasing action
  4846. until a high level of gain and energy storage are achieved
  4847. in the laser medium.  When the switch is triggered and
  4848. rapidly increases the Q of the cavity, a stronger laser 
  4849. pulse is generated.
  4850.  
  4851. $ Quad:  Unit of energy equal to a Quadrillion BTUs (10^15)
  4852. or roughly one exajoule (see entry for joule, exajoule, BTU).
  4853.  
  4854. * Quasi-linear Theory:  A weakly nonlinear theory of plasma
  4855. oscillations which uses perturbation theory and the random
  4856. phase approximation to find the time-evolution of the 
  4857. plasma state.
  4858.  
  4859. * Quasi-neutral plasma: an ionized gas in which positive 
  4860. and negative charges are present in approximately 
  4861. equal numbers.
  4862.  
  4863.  
  4864.  
  4865. Archive-name: fusion-faq/glossary/r
  4866. Last-modified: 25-Feb-1995
  4867. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  4868. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  4869.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  4870.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  4871.  
  4872. ===============================================================
  4873. Glossary Part 18:  Terms beginning with "R"
  4874.  
  4875. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  4876. AND PLASMA PHYSICS
  4877.  
  4878. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  4879.  
  4880. Guide to Categories:
  4881.  
  4882. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  4883. & = basic physics vocabulary 
  4884. > = device type or machine name
  4885. # = name of a constant or variable
  4886. ! = scientists 
  4887. @ = acronym
  4888. % = labs & political organizations
  4889. $ = unit of measurement
  4890.  
  4891. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  4892. ==================================================================
  4893.  
  4894. RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR
  4895.  
  4896. @ Rad:  Radiation Absorbed Dose; see entry "rad"
  4897.  
  4898. @ Rem:  Raditation (or Roentgen) Equivalent for Man; see entry "rem"
  4899.  
  4900. @ R&D:  Research and Development.
  4901.  
  4902. @ RD&D:  Research, Development, and Demonstration.
  4903.  
  4904. @ RF:  Radio Frequency; see entry
  4905.  
  4906. @ RF Current Drive:  Radio Frequency Current Drive; see entry
  4907.  
  4908. @ RF Heating:  Radio Frequency Heating; see entry
  4909.  
  4910. ! R.F. Heeter:  Plasma physics graduate student at PPPL; the editor 
  4911. of the sci.physics.fusion FAQ, bibliography, and glossary. :)
  4912. (note similarity to RF Heating.)
  4913.  
  4914. @ RF Plugging:  See entry for radiofrequency plugging
  4915.  
  4916. @ RF Trapping:  See entry for radiofrequency trapping
  4917.  
  4918. @ RFC: Reversed-Field Configuration: see Field-Reversed Configuration.
  4919.  
  4920. @ RFP: Reversed-Field Pinch; see entry
  4921.  
  4922. @ RFX: Reversed-Field eXperiment; see entry
  4923.  
  4924. @ RGA: Residual Gas Analyzer
  4925.  
  4926. $ Rad:  radiation absorbed dose.  A unit used to measure the
  4927. amount of radiation energy absorbed per gram of a given 
  4928. substance, that is the dose.  One rad means absorption of
  4929. 100 ergs of energy per gram.  See also gray, rem, sievert.
  4930.  
  4931. * Radial Ponderomotive Force Stabilization:  In magnetic
  4932. mirror devices, use of rf waves in the neighborhood of
  4933. the ion cyclotron frequency to stabilize interchange
  4934. modes.  The radial ponderomotive force produced by
  4935. a radial gradient in the applied rf electric field
  4936. opposes the destabilizing centrifugal force resulting
  4937. from bad magnetic field curvature.  The net particle
  4938. current is in the direction that would result from
  4939. field lines with good curvature, eliminating the drive
  4940. for the interchange instability.
  4941.  
  4942. & Radiation:  (Sense 1) Process of emission of energy from a body 
  4943. in the form of light or heat waves, or energetic particles 
  4944. such as alpha particles, electrons, or neutrons.  (Sense 2) 
  4945. Radiation also refers to *what is emitted* when an object 
  4946. radiates (but not *what does the emitting*).  A nucleus
  4947. which does the emitting is said to be radioactive.  Electrons
  4948. in atoms can also emit radiation in the form of ordinary 
  4949. visible light; such atoms are not said to be radioactive.
  4950.  
  4951. * Radiation Damage, Bulk:  General term describing 
  4952. changes in chemical and/or metallurgical properties of
  4953. structure components of fusion reactor caused by atomic
  4954. displacement and nuclear transmutation events occuring
  4955. as a result of exposure to a radiation environment
  4956. (such as the neutrons emitted from a fission or D-T fusion
  4957. reactor).
  4958.  
  4959. * Radiation Damage, Surface:  General term describing 
  4960. damage to the surface of the containment structure which
  4961. directly interfaces with the thermonuclear plasma;
  4962. includes such phenomena as radiation blistering, 
  4963. charged-particle (or neutron) sputtering, and spallation
  4964. or exfoliation of layers of the surface.
  4965.  
  4966. & Radioactive Decay:  Spontaneous transformation of one
  4967. nuclide into a different nuclide or into a different energy
  4968. state of the same nuclide.  This process results in a decrease,
  4969. with time, in the number of originally radioactive atoms
  4970. in a sample.  See Decay Modes for a listing of the different
  4971. mechanisms by which radioactive decay can occur.
  4972.  
  4973. & Radioactive waste: Equipment and materials from nuclear 
  4974. operations which are radioactive and for which there is 
  4975. no further anticipated use.  Wastes are generally classified
  4976. as high-level (having radioactivity concentrations of 
  4977. hundreds to thousands of curies per gallon or cubic foot),
  4978. low-level (in the range of 1 microcurie per gallon or
  4979. cubic foot), or intermediate (between high and low).
  4980. See also curie.
  4981.  
  4982. & Radioactivity:  Characteristic property of unstable nuclei
  4983. which decay to other nuclei by emission of radiation.  A list
  4984. of common decay / transmutation modes is given under "decay
  4985. modes".
  4986.  
  4987. * Radio Frequency or radiofrequency:  Term used to 
  4988. describe electromagnetic radiation with frequencies
  4989. less than infrared, but greater than "audio frequencies,"
  4990. i.e., greater than about 15,000 Hz.  Wavelengths are
  4991. therefore less than about 20,000 km and greater
  4992. than about 0.01 mm.  (These numbers are not precise.)
  4993.  
  4994. * Radio Frequency Current Drive:  Plasma waves in the 
  4995. radio-frequency range can be used to push plasma particles
  4996. in such a way that current forms in the plasma; this is a
  4997. method of non-inductive current drive (see entry) which
  4998. would allow for steady-state fusion reactors to operate.
  4999.  
  5000. * Radio Frequency Heating:  Process for heating the plasma by
  5001. transferring energy to ions or electrons using waves generated
  5002. by an external oscillator at an appropriate frequency.  (This is
  5003. similar to how a microwave oven heats food.)  There are various
  5004. types:  see also ECRH, ICRH, and Lower Hybrid...
  5005.  
  5006. * Radiofrequency Plugging:  Use of axial ponderomotive force
  5007. to plug an open-ended device.  First demonstrated on RFC-XX,
  5008. Institute of Plasma Physics, Nagoya University, Nagoya, Japan,
  5009. and later demonstrated in the Phaedrus device at the 
  5010. University of Wisconsin.
  5011.  
  5012. * Radiofrequency Trapping:  Use of RF waves to pitch angle
  5013. scatter particles flowing axially into a magnetic mirror cell.
  5014. The particles are scattered out of the loss cone and are
  5015. trapped.  (See entries for pitch angle scattering, magnetic 
  5016. mirror, loss cone.) 
  5017.  
  5018. * Railgun Accelerator:  Projectile accelerator which
  5019. accelerates the particle using electromagnetic forces which 
  5020. arise when the particle completes an electrical circuit between 
  5021. two conducting rails connected to a source of high current.
  5022.  
  5023. * Raman Effect:  A phenomenon observed in the scattering of
  5024. light as it passes through a transparent medium; the light
  5025. undergoes a change in frequency and a random alteration
  5026. in phase due to a change in rotational or vibrational
  5027. energy of the scattering molecules.
  5028.  
  5029. * Ramsauer Effect:  Term for a quantum-mechanical effect 
  5030. allowing free electrons within a narrow range of energies 
  5031. to pass through a noble gas with very little elastic scattering.
  5032.  
  5033. * Rational Surface:  (related to q-factor, see entry)
  5034. Magnetic flux surface (see entry for this too) where the ratio
  5035. of toroidal to poloidal field strengths is a rational number;
  5036. this means that a particle travelling along this surface makes
  5037. an integer number of turns in each direction and then its orbit
  5038. closes in on itself.  The result is that the particle doesn't
  5039. sample the entire flux surface in its motion, which is important
  5040. for various technical reasons (which mostly result in reduced
  5041. confinement); see also magnetic island.
  5042.  
  5043. * Reactor:  See fission reactor, fusion reactor.
  5044.  
  5045. & Recombination Coefficient:  The rate of recombination of
  5046. positive ions with electrons (or negative ions) in a gas,
  5047. per unit volume, divided by the product of the particle 
  5048. densities of the two species (positive ions and 
  5049. electrons/negative ions) involved.
  5050.  
  5051. * Recombination Radiation: radiation produced when a 
  5052. free electron in a plasma is captured by an ion.
  5053.  
  5054. & Reflectivity:  Fraction of incident radiant energy which
  5055. is reflected by a given surface.  (The power which is not
  5056. reflected is either absorbed or transmitted.)
  5057.  
  5058. & Refraction:  Bending of waves as they pass from a medium
  5059. having one refractive index to a medium (or region within
  5060. a medium) having a different refractive index.
  5061.  
  5062. $ Rem:  Radiation (or Roentgen) Equivalent for Man.  Unit of 
  5063. absorbed radiation dose based on the definition rem = rad * quality.  
  5064. The quality factor depends on the type of radiation involved and 
  5065. is used to scale the radiation dose based on the relative 
  5066. harmfulness of different sorts of radiation, compared to
  5067. ordinary X-rays.  Annual US average dose is about 300 millirem 
  5068. (0.3 rem), of which more than 2/3 is natural (primarily radon
  5069. and cosmic rays), and the majority of the human-generated dose 
  5070. is due to medical uses (primarily X-rays).  See also radiation
  5071. dose, roentgen, sievert, rad, gray.
  5072.  
  5073. * Reserves:  Amount of a substance which can be extracted from
  5074. the earth with current technology at current prices.  Typically
  5075. much smaller than resources (see entry for resources).  
  5076.  
  5077. & Resistance (electrical):  Ability of a given object to
  5078. resist the flow of electrical current.  To drive a given 
  5079. current a voltage must be applied to overcome the resistance 
  5080. according to V = I * R (V = voltage, I = current, R = resistance).
  5081. Resistance is determined by resistivity and geometrical factors.
  5082.  
  5083. * Resistive Instability:  Instability resulting from macroscopic
  5084. equations used to model a plasma of finite conductivity / nonzero
  5085. resistivity.
  5086.  
  5087. & Resistivity:  Tendency for a material/substance
  5088. to resist the flow of electrical current and to dissipate its
  5089. energy.  Resistivity, when combined with certain geometry
  5090. factors (generally length and cross-sectional area for wires)
  5091. determines resistance. 
  5092.  
  5093. * Resource:  Total amount of a substance which exists in the
  5094. earth and could conceivably be extracted someday at some price
  5095. with some technology.  Typically much larger than reserves.  
  5096. (See also reserve.)
  5097.  
  5098. > Reversed-Field Pinch (RFP):  A toroidal magnetic confinement scheme
  5099. which could constitute an alternative to the Tokamak for building a
  5100. fusion reactor.  It is characterized by a magnetic field mostly
  5101. generated by the plasma itself, with toroidal and poloidal components 
  5102. of comparable intensities, in contrast with the Tokamak where most of
  5103. the field is toroidal and externally applied. The name of the
  5104. configuration is given by the fact that the toroidal component of the
  5105. magnetic field changes sign in the outer region of the plasma. The 
  5106. main attractivness of the Reversed Field Pinch is that, according to
  5107. presently established scalings, it could reach ignition without the 
  5108. need of auxiliary heating. 
  5109. (Emilio Martines, martines%pdigi3.igi.pd.cnr.it)
  5110.  
  5111. > Reversed-Field eXperiment (RFX): It is the largest Reversed Field
  5112. Pinch device presently in operation.  Located in Padova (Italy) it 
  5113. is planned to reach a plasma current of 2 MA.
  5114. (Emilio Martines, martines%pdigi3.igi.pd.cnr.it)
  5115.  
  5116. * Roentgen:  Unit of exposure to ionizing radiation.  The Roentgen
  5117. is that amount of gamma or X-rays (electromagnetic radiation)
  5118. required to produce ions carrying one electrostatic unit of
  5119. electrical charge (either positive or negative) in 1 cubic
  5120. centimeter of dry air under standard conditions.  Named after
  5121. Wilhelm Roentgen.  (Compare with curie, rad, gray, sievert.)
  5122.  
  5123. ! Roentgen, Wilhelm:  German scientist who discovered X rays in 1895.
  5124.  
  5125. * Rogowski Loop or Coil:  A coiled wire loop which encircles a
  5126. current-carrying plasma.  Changes in total plasma current induce a
  5127. voltage in the loop; integrating (adding up) the voltage over time
  5128. gives the plasma current.
  5129.  
  5130. * Rotational Transform:  (labels: \iota = 2*PI/q)
  5131. Due to the combination of applied toroidal field and induced
  5132. poloidal field, the magnetic field lines wind helically around
  5133. the torus (and on most flux surfaces they fill the surface
  5134. ergodically).  The rotational transform is a measure of this
  5135. helicity, and is defined as the average angle the field line
  5136. shifts in the poloidal direction per complete circuit in the
  5137. toroidal direction. The quantity q = 2*\pi / \iota is known
  5138. as the ``safety factor'' because of its role in stability theory.
  5139. (Contributed by James Crotinger)
  5140.  
  5141. Entry from 1985 OSTI Glossary:  A magnetic field configuration
  5142. is said to posses rotational transform if the lines of force,
  5143. after one complete circuit around the configuration (e.g., a torus)
  5144. do not simply close exactly on themselves, but are instead
  5145. rotated through some angle about the magnetic axies.  
  5146. (See entries for flux surface, magnetic axis, toroidal and poloidal
  5147. field, helicity, safety factor.)
  5148.  
  5149.  
  5150. * Runaway Electrons:  Those electrons in a plasma that gain energy 
  5151. from an applied electrical field at a faster rate than they lose 
  5152. it through collisions with other particles.  These electrons tend 
  5153. to "run away" in *energy* (not position) from the cooler remainder 
  5154. of the background plasma, because the collision cross-section 
  5155. decreases as the particle's velocity increases, so that the faster 
  5156. the particle goes, the less likely it is to be stopped.  
  5157. See also:  collision cross-section.
  5158.  
  5159.  
  5160.  
  5161. Archive-name: fusion-faq/glossary/s
  5162. Last-modified: 25-Feb-1995
  5163. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  5164. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  5165.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  5166.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  5167.  
  5168. ===============================================================
  5169. Glossary Part 19:  Terms beginning with "S"
  5170.  
  5171. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  5172. AND PLASMA PHYSICS
  5173.  
  5174. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  5175.  
  5176. Guide to Categories:
  5177.  
  5178. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  5179. & = basic physics vocabulary 
  5180. > = device type or machine name
  5181. # = name of a constant or variable
  5182. ! = scientists 
  5183. @ = acronym
  5184. % = labs & political organizations
  5185. $ = unit of measurement
  5186.  
  5187. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  5188. ==================================================================
  5189.  
  5190. SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS
  5191.  
  5192. @ (?) SHIVA:  see entry under Shiva, below.
  5193.  
  5194. @ SI:  Systeme Internationale; see SI Units
  5195.  
  5196. @ SM:  Symmetric Mirror
  5197.  
  5198. @ SN:  Single Null; see entry for Divertor
  5199.  
  5200. @ SNL:  Sandia National Laboratories; see entry
  5201.  
  5202. @ SOL:  Scrape-Off Layer; see entry
  5203.  
  5204. @ STM:  Symmetric Tandem Mirror experiment.
  5205.  
  5206. $ Sv:  Sievert; see entry
  5207.  
  5208. * Safety Factor:  (q) The number of times a field line goes around a 
  5209. torus "the long way" for each time around "the short way".  In a 
  5210. tokamak, this number is typically near unity in the center of the 
  5211. plasma and between two and 6 or 8 at the edge.  So-called because it 
  5212. helps to determine the degree of stability the plasma has against 
  5213. certain instabilities.  The safety factor is the inverse of the
  5214. rotational transform, and can be expressed mathematically
  5215. as q = (r * Bt )/(R * Bp), where r and R are the minor and major
  5216. radii of the torus, and Bt and Bp are the toroidal and poloidal
  5217. magnetic fields. 
  5218.  
  5219. ! Sakharov, Andrei: Russian physicist; among other achievements, he 
  5220. is credited with the initial design of the tokamak.
  5221.  
  5222. % Sandia National Laboratories:  Located in Albuquerque, New Mexico.
  5223. Another large DOE laboratory; has PBFA-II (Particle Beam Fusion
  5224. Accelerator, an ICF device) and some pinch devices.  Some divisions
  5225. located in Livermore (Sandia-Livermore).
  5226.  
  5227. * Sawtooth:  When a tokamak runs with enough current to achieve
  5228. q < 1 on the magnetic axis, the plasma parameters (n, T, B) 
  5229. oscillate with a "sawtooth" waveform.  The oscillation is 
  5230. localized to a region roughly within the q=1 surface, and
  5231. arises from internal MHD effects.  Confinement is degraded
  5232. within the sawtooth region.
  5233.  
  5234. * Scaling Laws:  These are mathematical rules explaining how 
  5235. variation in one quantity affects variations in other quantities.
  5236. For instance, in a tokamak reactor it's generally believed that
  5237. energy confinement depends on the size of the device and the strength
  5238. of the magnetic field, but the precise nature of the dependence is
  5239. not fully understood, so empirical "scaling laws" are tested to
  5240. see what the dependence is.  Scaling laws are useful for extrapolating
  5241. from parameter regimes where the mathematical relationships 
  5242. between the various quantities are known, into unexplored regimes. 
  5243.  
  5244. & Scattering:  The deflection of one particle as a result of
  5245. collisions with other particles or with waves.  See also Elastic.
  5246.  
  5247. * Schlieren Method:  An optical technique that detects density
  5248. gradients occuring in a fluid flow.  In its simplest form, light
  5249. from a slit is collimated by a lens and focused onto a knife
  5250. edge by a second lens; the flow pattern is placed between the
  5251. two lenses, and the resulting diffraction pattern is observed on
  5252. a screen or photographic film placed behind the knife edge.
  5253.  
  5254. * Scientific Feasibility:  Fusion will be considered scientifically 
  5255. feasible when (a) experiments are done which reach scientific
  5256. breakeven-type plasma conditions (see entry on breakeven), and
  5257. (b) the experimental results suggest that the approach can be
  5258. "scaled up" into a power-producing system.  Tokamak fusion
  5259. reactors are closing in on (a), and tokamak researchers think
  5260. (b) holds as well, so they are designing a power-producing
  5261. machine (ITER) to demonstrate net energy production from tokamak
  5262. fusion.  Inertial confinement is also approaching this point.
  5263.  
  5264. * Scrape-Off Layer (SOL):  [from Art Carlson] Outer layer of a 
  5265. plasma which is affected ("scraped off") by a divertor or limiter.  
  5266. That is, the outer layer of a magnetically confined plasma (ca. 2 cm 
  5267. thick) where the field lines penetrate a material surface (limiter or 
  5268. divertor plate) rather than close upon themselves. This region 
  5269. defines the outer limit of the plasma because any plasma crossing 
  5270. into the SOL is rapidly lost since transport along the field is much 
  5271. faster than that across the field.  That is, particles follow these
  5272. field lines into the material surface and are lost from the plasma.
  5273.  
  5274. * Screw Pinch:  A variant on the theta pinch, in which axial 
  5275. currents (as in a z pinch, but less intense) produce a poloidal 
  5276. magnetic field (in addition to the usual longitudinal field), 
  5277. thus making a corkscrew field configuration.  See also theta pinch,
  5278. z pinch, pinch device.
  5279.  
  5280. * Second-stability Region:  A high pressure region where the plasma
  5281. becomes stable to the pressure-gradient-driven ballooning
  5282. ballooning instability.  The plasma is stable in the limit of
  5283. small pressure gradients, becomes unstable at some intermediate
  5284. pressure, and then becomes stable again at still higher pressures.
  5285. Tokamaks operating in the second-stability region would be more
  5286. attractive because the higher pressures (beta) would provide more
  5287. fusion reactivity per unit volume of plasma, allowing smaller
  5288. reactors to be built.
  5289.  
  5290. * Separatrix:  [from Art Carlson] In a divertor tokamak (and some 
  5291. other configurations), the last closed flux surface (see entry) is 
  5292. formed not by inserting an object (limiter) but by manipulating the 
  5293. magnetic field, so that some field lines take a topologically 
  5294. different route (through the divertor, rather than simply around the 
  5295. central plasma). The boundary between the two types of field lines is 
  5296. called the separatrix.
  5297.  
  5298. * Sheared Flow:  Fluid flow where the magnitude of the fluid velocity 
  5299. changes along a direction perpedicular to the direction of the fluid
  5300. flow.  (Freeway traffic often exhibits sheared flow in that traffic
  5301. in the "fast lane" moves more rapidly than traffic in the slow lane
  5302. with the exits...)  Sheared flow typically correlates with reduced
  5303. transport and enhanced confinement.  (This definition is rather 
  5304. informal and may not be fully technically correct - R.F. Heeter)
  5305.  
  5306. * Shear Fields:  As used in plasma physics, this refers to magnetic
  5307. fields having a rotational transform (or, alternatively, safety
  5308. factor) that changes with radius (e.g., in the stellarator concept,
  5309. magnetic fields that increase in pitch with distance from the 
  5310. magnetic axis.)
  5311.  
  5312. * Sheath:  See Debye Sheath
  5313.  
  5314. > Shiva:  20-beam Nd-glass fusion laser facility at LLNL.  Was
  5315. completed in 1977 and used for target irradiation experiments
  5316. until mid-1981.  Succeeded by Nova.
  5317.  
  5318. * Shock Heating:  Heating produced by the impact of a shock wave.
  5319.  
  5320. * Shock Tube:  A gas-filled tube used in plasma physics to
  5321. quickly ionize a gas.  A capacitor bank charged to a high voltage
  5322. is discharged into the gas at one tube end to ionize and heat
  5323. the gas, producing a shock wave that may be studied as it
  5324. travels down the tube.
  5325.  
  5326. * Shock Wave:  Wave produced (e.g., in a gas or plasma) as a
  5327. result of a sudden violent disturbance.  To produce a shock
  5328. wave in a given region, the disturbance must take place
  5329. in a shorter time than the time required for sound waves to
  5330. traverse the region.
  5331.  
  5332. $ Sievert:  International unit for radiation dose.  One Sievert 
  5333. equals 100 rem (see entry for rem); average per-capita exposure
  5334. is about 0.3 Sv, primarily from natural background (see entry)
  5335. and medical x-rays.
  5336.  
  5337. * Shock Heating:  The heating produced by the impact of a shock wave.
  5338.  
  5339. * Shock Wave:  Wave produced as a result of a sudden, violent 
  5340. disturbance which occurs in a particular region faster than sound
  5341. waves can traverse the region.
  5342.  
  5343. * Shot: Fusion jargon for the production of a (short-lived) plasma.  
  5344. In the early days, plasmas were produced by the "discharge" of 
  5345. capacitor banks, which (frequently) made a BANG.  A modern tokamak 
  5346. produces a few dozen "shots" per day, each lasting a few seconds and, 
  5347. if nothing goes wrong, inaudible.  See also: capacitor, tokamak
  5348. (Arthur Carlson, awc@ipp-garching.mpg.de)
  5349.  
  5350. $ SI Units:  (also known as MKS, MKSA Units)  System of measurement
  5351. in which the fundamental units are meters, kilometers, seconds, and
  5352. the ampere.
  5353.  
  5354. $ Sievert:  Unit of absorbed radiation dose equivalent to 100 rem.
  5355. (see also rem, rad, Gray)  The sievert is based on the Gray in the
  5356. same way that the rem is based on the rad, I believe.
  5357.  
  5358. & Solenoid:  Cylindrical coil of wire which, when current 
  5359. flows through it, acts as an electromagnet.  For long solenoids
  5360. with many turns, the magnetic field inside the center is
  5361. nearly uniform.
  5362.  
  5363. * Solid Breeder:  Solid lithium-bearing compounds, usually
  5364. ceramics such as Li2O and LiAlO2, which might be used in the
  5365. blanket of a D-T fusion reactor to produce ("breed") additional 
  5366. tritium fuel from the n + Li => He + T (+n) reactions.
  5367.  
  5368. * Solid State Laser:  A laser using a transparent substance
  5369. (crystalline or glass) as the active medium, doped to provide
  5370. the energy states necessary for lasing.  The pumping mechanism
  5371. is the radiation from a powerful light source, such as a 
  5372. flashlamp.  The ruby, Nd-YAG, and Nd:glass lasers are 
  5373. solid-state lasers.
  5374.  
  5375. * Solitons:  Stable, shape-preserving and localized solutions
  5376. of nonlinear classical field equations.  Of recent interest
  5377. as possible models of extended elementary particles.
  5378.  
  5379. * Sound Waves:  See entries on compression waves, waves.
  5380.  
  5381. * Space Frame or Spaceframe:  Three-dimensional "optical bench"
  5382. that holds laser components stable from vibrational and 
  5383. thermal excursions.
  5384.  
  5385. * Spallation:  See radiation damage, surface.
  5386.  
  5387. * Spatial Filter:  Device consisting of a lens pair and a pinhole
  5388. aperture stop.  Intensity fluctuations over the spatial extent
  5389. of a laser beam are removed by passing the focused beam through
  5390. the aperture stop.  The pinhole must be placed in a vacuum to
  5391. prevent air breakdown by the focused beam.  These filters are
  5392. used to counter the effects caused by self-focusing.
  5393.  
  5394. > Spherator:  Single-ring multipole device with an additional
  5395. current-carrying rod perpendicular to the ring axis.
  5396.  
  5397. > Spheromak: [from Art Carlson]  A compact torus with comparable 
  5398. toroidal and poloidal magnetic fields. The plasma is roughly 
  5399. spherical and is usually surrounded by a close-fitting conducting 
  5400. shell or cage. Both the poloidal and toroidal magnetic fields 
  5401. are generated by plasma currents.  There are no toroidal field
  5402. coils "linking" the plasma through the central plasma axis.
  5403. External force is supplied by poloidal field coils outside
  5404. the plasma separatrix.  The resulting configuration is approximately
  5405. a force-free magnetic field.  The spheromak machine geometry can 
  5406. be simpler than a tokamak, but the close-fitting wall is a source 
  5407. of impurities and the current cannot be inductively driven. After 
  5408. early experiments failed to achieve a reasonable beta, interest 
  5409. has ebbed. The spheromak can also be considered as the 
  5410. low-aspect-ratio limit of the tokamak.  See also: compact torus.
  5411.  
  5412. * Spin-Polarized Fusion:  A method to enhance nuclear fusion 
  5413. reaction rates in some fusion fuels by polarizing the nuclear
  5414. spins.
  5415.  
  5416. ! Spitzer, Lyman:  Early Princeton Fusion Scientist; 
  5417. astrophysicist who first proposed orbiting space telescope;
  5418. inventor of the stellarator.
  5419.  
  5420. & Spontaneous Emission:  Radiation randomly emitted by excited
  5421. atoms or ions.  Contrast with stimulated emission.
  5422.  
  5423. * Sputtering:  Process by which atoms are ejected from a solid 
  5424. surface by bombardment with plasma particles.  See entry
  5425. for "Radiation Damage, Surface."
  5426.  
  5427. * Stability:  characteristic of some types of equilibrium states;
  5428. see equilibrium.
  5429.  
  5430. > Starfire Tokamak:  A conceptual design study of a modular
  5431. tokamak reactor that operates in a steady-state condition
  5432. while using conventional power-generating systems.
  5433.  
  5434. & Stark Effect:  The effect an electric field has on the 
  5435. spectral lines emitted from excited atoms.  The effect may
  5436. arise from externally-applied electric fields, from internal
  5437. fields due to the presence of neighboring ions or atoms (pressure),
  5438. or from the electric field associated with the Lorentz
  5439. (v cross B) force (motional stark effect).  Spectroscopic 
  5440. measurements of plasmas using the pressure-based and motional 
  5441. Stark effects are useful for diagnostic purposes.
  5442.  
  5443. > Stellarator: (adapted from Herman) Device invented by Lyman Spitzer
  5444. for the containment of a plasma inside a racetrack-shaped
  5445. (sometimes a figure-8) tube.  The plasma is contained by a magnetic 
  5446. field created by helical windings around the tube.  More generally, 
  5447. a toroidal sort of device that attempts to average out particle 
  5448. drifts that would otherwise take plasma to the walls of the vacuum
  5449. vessel by imposing a given amount of helicity to the toroidal field
  5450. lines.  "A toroidal plasma configuration, which, unlike a tokamak, 
  5451. is not axially symmetric.  The poloidal fields necessary for 
  5452. confinement are produced by external coils (rather than a current 
  5453. in the plasma), either helical coils in addition to plane toroidal 
  5454. field coils, or out-of-plane toroidal field coils (pioneered in 
  5455. Germany on Wendelstein 7-AS).  The stellarator is generally 
  5456. considered to be the most serious alternative to the tokamak.  Since 
  5457. the concept is inherently steady state, it would not have the 
  5458. tokamak's problems with thermal and mechanical cycling, current 
  5459. drive, and disruptions."
  5460.         -- Arthur Carlson, awc@ipp-garching.mpg.de
  5461.  
  5462. & Stimulated Emission:  Radiation coherently emitted by excited
  5463. ions when driven by a passing light wave and the appropriate
  5464. transition wavelength.  "Laser" means Light Amplification by
  5465. Stimulated Emission of Radiation; it occurs when there is a 
  5466. population inversion between the upper and lower energy states
  5467. of the transition, such that stimulated emission can dominate
  5468. excitation.  Stimulated emission is coherent and codirectional
  5469. with the stimulating wave, and the rate of stimulated emission
  5470. is proportional to the intensity of the stimulating wave.
  5471.  
  5472. * Strong (Nuclear) Force:
  5473.  
  5474. * Sturm-Liouville Problem:  The general problem of solving a
  5475. linear differential equation of order 2n, together with
  5476. 2n boundary conditions; also known as the eigenvalue problem.
  5477.  
  5478. * Superconductor:  A type of electrical conductor that permits 
  5479. a current to flow with zero resistance.  Without superconducting 
  5480. coils, a toroidal magnetic-confinement fusion reactor would not 
  5481. be possible, because too much energy would be required to 
  5482. maintain the magnetic fields against resistive energy losses 
  5483. in the coil conductors.
  5484.  
  5485. * Suydam Stability Criterion:  A criterion for the stability
  5486. of modes localized arbitrarily close to a mode-rational surface
  5487. (see rational surface) in a circular cylindrical geometry.
  5488.  
  5489. & Synchrotron Radiation:  (Also known as cyclotron radiation.)
  5490. Electromagnetic energy radiated from a charged particle moving 
  5491. in a curved orbit (typically in a magnetic field), due to the 
  5492. acceleration required to change the direction of the particle's 
  5493. velocity.  See also bremsstrahlung.
  5494.  
  5495. * Symmetry axis: [from Art Carlson] The straight line (usually 
  5496. vertical) through the center of a configuration, when the 
  5497. configuration is symmetric to all (axisymmetric, like the tokamak) 
  5498. or some (periodic, like the stellarator) rotations about this 
  5499. line. Usually the z-axis.
  5500.  
  5501.  
  5502.  
  5503. Archive-name: fusion-faq/glossary/t
  5504. Last-modified: 25-Feb-1995
  5505. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  5506. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  5507.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  5508.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  5509.  
  5510. ===============================================================
  5511. Glossary Part 20:  Terms beginning with "T"
  5512.  
  5513. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  5514. AND PLASMA PHYSICS
  5515.  
  5516. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  5517.  
  5518. Guide to Categories:
  5519.  
  5520. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  5521. & = basic physics vocabulary 
  5522. > = device type or machine name
  5523. # = name of a constant or variable
  5524. ! = scientists 
  5525. @ = acronym
  5526. % = labs & political organizations
  5527. $ = unit of measurement
  5528.  
  5529. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  5530. ==================================================================
  5531.  
  5532. TTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTTT
  5533.  
  5534. # t:  variable generally used to represent time
  5535.  
  5536. # tau:  label generally used to represent confinement time
  5537.  
  5538. # T:  variable generally used to represent temperature
  5539.  
  5540. # T:  nuclear/chemical symbol for tritium/triton; see entry
  5541.  
  5542. $ T:  abbreviation for Tesla, SI unit of magnetic field; see entry
  5543.  
  5544. > TARA:  See entry under TARA below.
  5545.  
  5546. @ TCI:  Two-Color Interferometry
  5547.  
  5548. @ TCV:  Variable Configuration Tokamak - from French; see Section 5.
  5549.  
  5550. @ TCX:  Tangential Charge Exchange
  5551.  
  5552. # Te:  (subscript e) Electron Temperature
  5553.  
  5554. $ Tera:  Metric prefix indicating one trillion (10^12) times base unit.
  5555.  
  5556. $ Terawatt:  One trillion (10^12) watts.
  5557.  
  5558. @ TEXT-U:  TEXas Tokamak-Upgrade; see entry under TEXT below.
  5559.  
  5560. @ TEXTOR:  Tokamak EXperiment for Technology Oriented Research; see
  5561.           entry for TEXTOR below.
  5562.  
  5563. @ TF:  Toroidal Field (or Toroidal Field Coil)
  5564.  
  5565. @ TFR:  FRench Tokamak, see entry under TFR below
  5566.  
  5567. @ TFTR:  Tokamak Fusion Test Reactor; see entry
  5568.  
  5569. # Ti:  Chemical Symbol for Titanium; if subscript i, Ion Temperature
  5570.  
  5571. @ TMX:  Tandem Mirror eXperiment; see entry.
  5572.  
  5573. @ TMX-U:  Tandem Mirror eXperiment-Upgrade; see entry.
  5574.  
  5575. @ TORMAC:  TORoidal MAgnetic Cusps; see entry
  5576.  
  5577. @ TPX:  Tokamak Physics Experiment; see entry
  5578.  
  5579. @ TRANSP:  Princeton's TRANSPort Simulation Code (Tokamak)
  5580.  
  5581. @ TW:  terawatt; 10^12 watts; see watt.
  5582.  
  5583. @ TWyr:  terawatt-year; Unit of energy equal to
  5584.          3.15 x10^19 joules or 30 Quads (see entries)
  5585.  
  5586. > T-3:  A Soviet tokamak located at the Kurchatov Institute 
  5587. in Moscow which first proved concept viability, by producing 
  5588. a plasma temperature of 10 million degrees centigrage/Kelvin.
  5589. (Result was disbelieved in the West until a British team
  5590. confirmed the results using Thomson scattering.)
  5591.  
  5592. > T-10:  A later, larger Soviet tokamak, located at the 
  5593. Kurchatov Institute (Moscow).  (PLT was largely a copy of
  5594. T-10, only PLT had neutral beams, whereas T-10 was (I believe) 
  5595. purely ohmic-heated.
  5596.  
  5597. > T-11:  Another Soviet tokamak (rather small) located at 
  5598. the Kurchatov Institute (Moscow); studied neutral-beam heating.
  5599.  
  5600. > T-15: (formerly T-10M)  Another, much larger Soviet tokamak 
  5601. (somewhat smaller than TFTR, but similar size) with superconducting 
  5602. magnets, currently (?) under construction.  (Was it completed?  
  5603. Is it operational?)
  5604.  
  5605. > T-20:  A huge Soviet tokamak that was designed to operate under 
  5606. reactor conditions (net energy production) but which was abandoned
  5607. for budgetary reasons.
  5608.  
  5609. > Tandem Mirror Experiment:  (TMX) Located at LLNL, this was one of
  5610. the first devices to experiment with placing magnetic mirror
  5611. devices at either end of a (relatively) long cylindrical
  5612. central region.  In TMX the plasma was supplied by neutral beams.
  5613.  
  5614. > Tandem Mirror Experiment-Upgrade:  (TMX-U) Upgrade of TMX
  5615. which was brought on line in 1983.  Incorporated rf heating
  5616. systems and improved neutral beam systems.  Predecessor to
  5617. MFTF-B (see entry) as a flagship magnetic mirror in the U.S.
  5618.  
  5619. > TARA:  Medium scale tandem mirror device commissioned at MIT
  5620. in 1984 to develop greater understanding of basic tandem mirror
  5621. physics, with emphasis on microstability properties, thermal 
  5622. barrier formation, and RF heating.
  5623.  
  5624. * Target Plasma:  Plasma used to trap a neutral atom beam.  A
  5625. background plasma of sufficiently high density and temperature
  5626. can ionize neutral atoms more effectively than the Lorentz
  5627. process (where v cross B creates effective electric field?).
  5628.  
  5629. * Tau: See # tau above.
  5630.  
  5631. ! Taylor, J.B.:  Renowned plasma physicist; noted for helicity work??
  5632.  
  5633. * Taylor State:  (John Cobb?)
  5634.  
  5635. * Tearing Mode, Tearing Instability:  A resistive MHD instability
  5636. which is spatially localized near a rational surface and which
  5637. grows at a rate slower than the MHD Alfven rate, but faster than
  5638. the resistive skin diffusion rate.  The instability "tears"
  5639. magnetic field lines and reconnects them into a new state of
  5640. lower magnetic energy.  (see other entries for more information 
  5641. about the terms used above.)
  5642.  
  5643. & Temperature, Kinetic:  See Temperature, Plasma, and Kinetic
  5644. Temperature.
  5645.  
  5646. * Temperature, Plasma:  A measure of the random (thermal) kinetic 
  5647. energy of the ions or electrons in the plasma.  The temperature 
  5648. of each component of a plasma depends on the mean kinetic energy 
  5649. of that component.  An example of this is the fluorescent light bulb, 
  5650. which is an example of a weakly-ionized plasma where the electrons 
  5651. are at temperatures of tens of thousands of degrees, whereas the 
  5652. ions and neutrals are much cooler (so that you can touch the bulb 
  5653. without being burned).  See atomic temperature, electron 
  5654. temperature, and ion temperature.  
  5655.  
  5656. $ Tesla - SI unit of magnetic field strength; 1 tesla = 10,000 gauss.
  5657.  
  5658. > TEXT-U Device:  A medium-size research tokamak at the University
  5659. of Texas, Austin; upgraded version of the TEXT device, with divertor.
  5660.  
  5661. > TEXTOR:  (Tokamak EXperiment for Technology Oriented Research.
  5662. Medium-sized European tokamak located in Julich, Germany.  Research
  5663. objectives involve things like developing plasma-facing components
  5664. and studying effects of plasma-wall interactions.
  5665.  
  5666. > TFR:  An iron-cored French Tokamak, now retired (I believe).
  5667. Pioneered a number of important tokamak ideas and innovations.
  5668.  
  5669. * Thermal Barrier:  In magnetic mirror devices, this is a 
  5670. depression of electrostatic potential formed by enhancing ion
  5671. loss in the region between the central cell and the positive
  5672. potential plug.  The thermal barrier significantly reduces the
  5673. density requirements in the plug and lowers the overall power
  5674. required to sustain the solenoidal plugging by thermally decoupling
  5675. central cell electrons from the end plugs.
  5676.  
  5677. & Thermal Conductivity:  degree to which a substance transmits heat.
  5678. (basic definition, I believe, is: 
  5679.         (heat flow) = (thermal conductivity) * (temperature gradient) )
  5680.  
  5681. & Thermal Conversion Cycle:  Process of generating electrical power
  5682. with a fusion reactor by means of a steam / other gas turbine.  This
  5683. is distinct from "direct conversion" cycles.
  5684.  
  5685. & Thermal Efficiency:  Ratio of the electric power produced by
  5686. a power plant to the original amount of heat produced.  This measures
  5687. the efficiency with which the thermal energy is converted to
  5688. electricity.
  5689.  
  5690. * Thermal (Slow) Neutron:  A neutron in thermal equilibrium with
  5691. its surrounding environment.  Thermal neutrons are those that
  5692. have been slowed down by a moderator to speeds characteristic
  5693. of the local temperature.  (Compare with fast neutron.)
  5694.  
  5695. & Thermodynamic Equilibrium:  There is a very general result from 
  5696. statistical mechanics which states that, if a system is in
  5697. thermodynamic equilibrium with another (or several other) system(s), 
  5698. all processes by which the systems can exchange energy must be
  5699. exactly balanced by their reverse processes, so that there is no
  5700. net exchange of energy.  For plasma systems in thermodynamic
  5701. equilibrium, ionization must be balanced by recombination, 
  5702. Bremsstrahlung by absorption, and so on.  When thermodynamic
  5703. equilibrium exists, the distribution function of particle energies
  5704. and excited energy levels of the atoms can be obtained from the
  5705. Maxwell-Boltzmann distribution (which is a function only of
  5706. the temperature).  The Saha equation is a special application of this.
  5707.  
  5708. * Thermonuclear Conditions:  Achievement of an adequately confined
  5709. plasma, having temperature and density sufficiently high to
  5710. yield significant release of energy from fusion reactions.
  5711.  
  5712. * Thermonuclear Fusion: fusion achieved by heating
  5713. up the fuel into the plasma state to the point where
  5714. ions have sufficient energy to fuse.
  5715.  
  5716. > Theta Pinch:  A fast-pulsed pinch device in which the external 
  5717. current imposed goes in the azimuthal/circumferential direction 
  5718. (generally in a solenoid) around a cylindrical plasma.  Use
  5719. of a fast-rising solenoidal current causes a rapidly increasing
  5720. axial magnetic field, which compresses and heats the plasma.
  5721.  
  5722. * Thomson Scattering:  Scattering of photons by electrons, in
  5723. the classical (low photon energy) limit.  Laser light passed
  5724. through a plasma will experience Thomson scattering; the 
  5725. spread of the scattered light in energy provides a very good
  5726. measurement of the electron temperature of the plasma.  
  5727.  
  5728. > Tokamak: (Acronym created from the Russian words, 
  5729. "TOroidalnaya KAmera MAgnitnaya," or "Toroidal Chamber-Magnetic".)
  5730.  
  5731. Because the tokamak is the primary research machine for
  5732. magnetic confinement fusion today, we provide several 
  5733. descriptions from various sources:
  5734.  
  5735. -> One of several types of toroidal discharge chamber 
  5736. in which a longitudinal magnetic field is used to confine a 
  5737. plasma.  The tokamak is distinguished by a plasma current
  5738. running around the torus, which generates a stabilizing
  5739. poloidal magnetic field.  An externally-applied vertical
  5740. magnetic field is also used to achieve plasma equilibrium.
  5741.  
  5742. -> (Contributed by James Crotinger, jac@gandalf.llnl.gov)
  5743. An axisymmetric toroidal confinement device characterized by a
  5744. strong toroidal magnetic field (1-10 Tesla) and a toroidal
  5745. plasma current (several mega-Amps) that leads to a modest
  5746. poloidal magnetic field. The plasma current is usually induced
  5747. by ramping a current in a large solonoid along the symmetry axis
  5748. of the tokamak. This is an inherently pulsed mode of operation,
  5749. and other mechanisms of current drive are under investigation.
  5750.  
  5751. -> TOKAMAK  (tokomak)  (contributed by Paul M. Koloc)
  5752. "A three component magnetoplasma toroidal construct in which 
  5753. the poloidal magnetic component is provided by a toroidal plasma 
  5754. current. The other two components are coil driven, namely, the
  5755. vertical field (which opposes the major radial expansion) and
  5756. the toroidal field (which acts to provide a "stiff guide" field
  5757. for the plasma to gain more MHD stability.    
  5758. Note:
  5759. It is better to think that the toroidal or longitudinal field  
  5760. "stiffens" the plasma as against flopping or kinking, while the 
  5761. plasma current driven poloidal (locally azimuthal) field provides 
  5762. "confinement" pressure.  Actually, the toroidal field interacting 
  5763. with plasma diamagnetism may also contribute to a "magnetic 
  5764. bouyancy", which is a sort of UN-confinement -- (it actually gives 
  5765. the plasma a tendency to expand radially outward in the equatorial 
  5766. plane)."  
  5767.  
  5768. -> (from Herman:) "Based on an original Soviet design, a device
  5769. for containing plasma inside a torus chamber by using the 
  5770. combination of two magnetic fields - one created by electric
  5771. coils around the torus, the other created by intense electric
  5772. current in the plasma itself, which also servers to
  5773. heat the plasma [partially].  TFTR and JET are tokamaks."
  5774.  
  5775. > Tokamak Fusion Test Reactor:  Large tokamak at Princeton,
  5776. first machine to use 50-50 mix of D-T fuel, current world's
  5777. record holder in fusion energy production.  Largest tokamak
  5778. in the United States.  
  5779.  
  5780. > Tokamak Physics Experiment:  Smaller successor to TFTR at
  5781. Princeton.  Engineering design underway; construction 
  5782. scheduled to begin in FY 1995.
  5783.  
  5784. > Tore Supra:  Large tokamak in Cadarache (southern France).  
  5785. The second largest tokamak in Europe; largest tokamak using 
  5786. superconducting toroidal field magnets.  Tore Supra has a 
  5787. circular cross-section (like TFTR), which limits the achievable 
  5788. confinement time and experimental flexibility.  In addition to 
  5789. developing superconducting technology, it concentrates on the 
  5790. physics of long pulses and ergodic magnetic limiters.  
  5791. See also: ergodic; magnetic limiter; superconductor; tokamak.
  5792.  
  5793. * Toroidal: in the shape of a torus, or doughnut.  
  5794. Or: Coordinate indicating which part of the torus a particle is in.
  5795. (Azimuthal coordinate) 
  5796. Or: General term referring to toruses as opposed to other geometries.
  5797. (e.g., tokamaks and stellarators are examples of toroidal devices.)
  5798.  
  5799. * Toroidal Field Coils:  Coils in a toroidal system, typically 
  5800. wound around the torus in a solenoid-like arrangement, used to 
  5801. generate the toroidal magnetic field.  Each turn completely 
  5802. surrounds the plasma.
  5803.  
  5804. > TORMAC:  (TORoidal MAgnetic Cusps)  Hybrid confinement scheme
  5805. operating at high beta.  A region of closed toroidal magnetic
  5806. flux with high-beta plasma is separated by a narrow sheath from
  5807. the surrounding field, which contains externally produced 
  5808. poloidal components arranged in a toroidal line-cusp configuration.
  5809. Plasma migrating to the outer sheath is temporarily
  5810. mirror-confined before being removed in a divertor system.
  5811.  
  5812. > Toroidal Pinch:
  5813.  
  5814. & Torque:  
  5815.  
  5816. > Torsatron:  A modification of the stellarator concept, the
  5817. torsatron has a toroidal non-axisymmetric configuration, and
  5818. rotational transform is provided by external coils.  Unlike 
  5819. a stellarator, however, both toroidal and poloidal fields are
  5820. generated by helical fields alone, with half the number of
  5821. helical conductors required for a stellarator.
  5822.  
  5823. & Transformer, Transformer Effect:  See entry for Induction.
  5824.  
  5825. & Transmittance:  Ratio of the radiant power transmitted
  5826. by an object to the incident radiant power.  See also reflectivity.
  5827.  
  5828. & Transmutation:  Transformation of atoms of one element into
  5829. atoms of another element via nuclear reactions.  (e.g., the
  5830. transmutation of uranium-238 into plutonium-239 via the absorption
  5831. of a neutron and subsequent beta emission.)
  5832.  
  5833. * Transport:  Refers to processes which cause heat energy, or 
  5834. particles, or something else, to flow out of the plasma and cease 
  5835. being confined.  Diffusion partly determines the rate of transport.
  5836. See also: diffusion, classical diffusion, neoclassical diffusion, 
  5837. anomalous diffusion.
  5838.  
  5839. * Transverse Waves:  Waves in which the direction of the
  5840. oscillation is perpendicular ("transverse") to the direction
  5841. of the wave propagation.  Examples include plucked strings and
  5842. electromagnetic waves in free space/air.
  5843.  
  5844. * Trapped-Particle Instability:  Slowly-growing class of 
  5845. instabilities driven by particles which cannot circulate
  5846. freely in a toroidal system.  See also banana orbit.
  5847.  
  5848. * Trapped-Particle Modes:  See trapped-particle instability
  5849.  
  5850. * Triangularity:  Geometric factor measuring an aspect of 
  5851. the shape (how "triangular" it is) of the cross-section of 
  5852. a non-circular plasma in a toroidal device.  See also elongation.
  5853.  
  5854. & Tritium:  A radioactive isotope of hydrogen with one proton and 
  5855. two neutrons in its nucleus and one orbiting electron.  A more 
  5856. efficient fuel than ordinary hydrogen (protium) because of the 
  5857. extra neutrons.  Tritium decays to helium-3 by emission of an 
  5858. electron ("beta emission") with a half-life of 12.3 
  5859. years.  Tritium can be synthesized from deuterium via neutron 
  5860. bombardment, or by fissioning lithium (see lithium).
  5861.  
  5862. * Tritium-Breeding Ratio:  The amount of tritium generated by
  5863. the breeding blanket of a D-T fusion reactor, divided by the
  5864. amount of tritium burned in the reactor.  A tritium breeding
  5865. ration greater than unity is necessary for self-sufficient fueling.
  5866.  
  5867. * Triton: nucleus of a tritium atom; tritium ion.
  5868.  
  5869. * Troyon Limit:  see beta limit
  5870.  
  5871. * Turbulence:  "Violent macroscopic fluctuations which can develop
  5872. under certain conditions in fluids and plasmas and which usually
  5873. result in the rapid transfer of energy through the medium." 
  5874. (PPPL & OSTI Glossaries have same entry)
  5875.  
  5876. * Turbulent Heating:  Technique of using turbulence induced by 
  5877. large electric fields to rapidly heat a plasma.
  5878.  
  5879. * Two-Stream Instability:  Instability which can develop when a
  5880. stream of particles of one type has a velocity distribution with
  5881. its peak well separated from that of another type of particle
  5882. through which it is flowing.  A stream of energetic electrons
  5883. passing through a cold plasma can, for example, excite ion waves
  5884. which will grow rapidly in magnitude at the expense of the kinetic
  5885. energy of the electrons.
  5886.  
  5887.  
  5888.  
  5889. Archive-name: fusion-faq/glossary/u
  5890. Last-modified: 25-Feb-1995
  5891. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  5892. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  5893.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  5894.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  5895.  
  5896. ===============================================================
  5897. Glossary Part 21:  Terms beginning with "U"
  5898.  
  5899. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  5900. AND PLASMA PHYSICS
  5901.  
  5902. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  5903.  
  5904. Guide to Categories:
  5905.  
  5906. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  5907. & = basic physics vocabulary 
  5908. > = device type or machine name
  5909. # = name of a constant or variable
  5910. ! = scientists 
  5911. @ = acronym
  5912. % = labs & political organizations
  5913. $ = unit of measurement
  5914.  
  5915. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  5916. ==================================================================
  5917.  
  5918. UUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUUU
  5919.  
  5920. # u:  variable commonly used for energy density of electric or
  5921. magnetic fields; also sometimes used for velocity.
  5922.  
  5923. @ UT, UTA:  University of Texas at Austin; see entry
  5924.  
  5925. @ UV:  Ultraviolet (range of the electromagnetic spectrum)
  5926.  
  5927. @ UW, UWM:  University of Wisconsin at Madsion; see entry
  5928.  
  5929. & Ultraviolet:  Region of the electromagnetic spectrum 
  5930. intermediate between the visible and the x-ray portions.
  5931. UV photons have energies greater than a few eV, but less
  5932. than (roughly) 100 ev to 1 keV.
  5933.  
  5934. * Unipolar Arc:  Arc between a metal surface and a plasma in
  5935. contact with it.  Such an arc requires only one electrode
  5936. and is maintained by the thermal energy of the electrons.
  5937.  
  5938. & Universal gas constant: R = 8.314 x 10^7 ergs per 
  5939. degree C per mole.
  5940.  
  5941. * Universal Instability:  Low-frequency instability resulting
  5942. from the presence of density gradients perpendicular to the
  5943. magnetic field lines.  An instability of this type is generally
  5944. localized and usually has a small rate of growth.
  5945.  
  5946. % University of Texas at Austin (UT):  Among other things, UT has
  5947. a large theoretical plasma physcs research center. (info, anyone?)
  5948. The TEXT experimental tokamak is also located here.
  5949.  
  5950. % University of Wisconsin at Madison:  Among other facilities,
  5951. "Wisconsin" has a large research program in both plasma physics
  5952. and fusion engineering.
  5953.  
  5954. * Upper Hybrid Waves:  Similar to lower hybrid waves, but at a 
  5955. higher frequency.  (more description?)  Not truly propagating 
  5956. waves, but plasma oscillations. (?)
  5957.  
  5958. & Uranium:  (from Herman) A radioactive metallic element whose
  5959. isotope, uranium-235, is a nuclear fission fuel.  Plutonium,
  5960. another fission fuel, can be produced from the more
  5961. plentiful isotope uranium-238.
  5962.  
  5963.  
  5964. Archive-name: fusion-faq/glossary/v
  5965. Last-modified: 25-Feb-1995
  5966. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  5967. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  5968.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  5969.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  5970.  
  5971. ===============================================================
  5972. Glossary Part 22:  Terms beginning with "V"
  5973.  
  5974. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  5975. AND PLASMA PHYSICS
  5976.  
  5977. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  5978.  
  5979. Guide to Categories:
  5980.  
  5981. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  5982. & = basic physics vocabulary 
  5983. > = device type or machine name
  5984. # = name of a constant or variable
  5985. ! = scientists 
  5986. @ = acronym
  5987. % = labs & political organizations
  5988. $ = unit of measurement
  5989.  
  5990. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  5991. ==================================================================
  5992.  
  5993. VVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVVV
  5994.  
  5995. # v:  variable typically used for velocity
  5996.  
  5997. # V:  variable typically used for electrical potential (Voltage)
  5998.  
  5999. $ V:  abbreviation for Volts; see entry
  6000.  
  6001. @ VDE:  Vertical Displacement Event
  6002.  
  6003. & Vector:
  6004.  
  6005. & Vector Notation:
  6006.  
  6007. & Velocity:  The rate of change of position with time for a given
  6008. object.
  6009.  
  6010. & Velocity Space:  Mathematical space where each point corresponds 
  6011. not to a certain location in reality, but to a certain velocity.
  6012. Distribution functions typically involve mixes of both position and
  6013. velocity spaces.  (See distribution function.)  Contrast with
  6014. "position space" where each point corresponds to a given location.
  6015.  
  6016. & Velocity Space Instability:  A class of instabilities driven
  6017. by particle distributions (in velocity space) which are not
  6018. in thermal equilibrium.
  6019.  
  6020. * Vertical Field, Vertical Field Coils:  See Poloidal Field / Coils.
  6021.  
  6022. * Vertical Instability: [mostly by James Crotinger] A type of 
  6023. MHD (n=0) instability where the plasma drifts vertically upward. 
  6024. Nearly all tokamaks are vertically unstable (all highly shaped 
  6025. ones are).  Controlling this instability is possible in many 
  6026. cases, and is an important facet of machine design.  Vertical 
  6027. instabilities give rise to halo effects (see entry for halo).
  6028.  
  6029. & Viscosity:
  6030.  
  6031. * Vlasov Equation:
  6032.  
  6033. * Voltage Loop:  A wire which encircles the main axis of a tokamak
  6034. in the vicinity of the vacuum vessel.  The voltage induced in this
  6035. loop during the shot is a measure of the ohmic heating voltage
  6036. induced by transformer action and applied to the plasma.
  6037.  
  6038. $ Volt:  Unit of electrical potential.
  6039.  
  6040.  
  6041.  
  6042.  
  6043.  
  6044.  
  6045. Archive-name: fusion-faq/glossary/w
  6046. Last-modified: 25-Feb-1995
  6047. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  6048. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  6049.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  6050.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  6051.  
  6052. ===============================================================
  6053. Glossary Part 23:  Terms beginning with "W"
  6054.  
  6055. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  6056. AND PLASMA PHYSICS
  6057.  
  6058. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  6059.  
  6060. Guide to Categories:
  6061.  
  6062. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  6063. & = basic physics vocabulary 
  6064. > = device type or machine name
  6065. # = name of a constant or variable
  6066. ! = scientists 
  6067. @ = acronym
  6068. % = labs & political organizations
  6069. $ = unit of measurement
  6070.  
  6071. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  6072. ==================================================================
  6073.  
  6074. WWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWWW
  6075.  
  6076. # W:  Chemical symbol for Tungsten
  6077.  
  6078. @ W-7AS, W-7X:  See Wendelstein entry
  6079.  
  6080. * Wall Conditioning:  Describes a class of procedures used to
  6081. control the composition of materials adsorbed onto the walls of
  6082. a plasma device.  Conditioning is important because material from
  6083. the walls can create impurities in the plasma, and these
  6084. impurities typically degrade plasma performance.  See also
  6085. boronization, impurity control, electron cyclotron discharge
  6086. cleaning.
  6087.  
  6088. * Wall Loading:  Fusion reactor thermal output power divided
  6089. by the area of the wall facing the plasma.  (Neutron wall
  6090. loading is 4/5 of the total for D-T fusion.)
  6091.  
  6092. & Waste, Radioactive:  See Radioactive Waste.
  6093.  
  6094. & Wavelength:  The length of a single cycle of a wave; usually
  6095. measured from crest-to-crest.  For electromagnetic waves, the
  6096. wavelength determines the type (radio, infrared, visible, 
  6097. ultraviolet, X-Ray, gamma-ray) of radiation; in the case of 
  6098. visible light, wavelength determines the color of the light.
  6099.  
  6100. & Waves:
  6101.  
  6102. & Weak (Nuclear) Force:
  6103.  
  6104. > Wendelstein: A family of stellarators built in Garching, Germany.  
  6105. The machine currently in operation is Wendelstein-7AS (aka W-7AS).  
  6106. Wendelstein ("spiral rock") is a craggy Bavarian mountain;  some of 
  6107. W-1 through W-6 were built, some were just paper studies;  AS stands 
  6108. for "advanced stellarator" and refers on the physical side to an 
  6109. attempt to minimize neoclassical effects (see entry for Neo-classical 
  6110. Diffusion) such as the bootstrap current (see entry), and on the 
  6111. technical side to the use of out-of-plane coils as an alternative to 
  6112. linked coils.  W-7X, a much larger, superconducting stellarator based 
  6113. on the same concepts has been proposed to be built by the European 
  6114. Union in Greifswald, on the north coast of Germany.
  6115.  
  6116. * Whistler:  A wave in a plasma which propagates parallel to the
  6117. magnetic field produced by currents outside the plasma at a frequency
  6118. less than that of the electron cyclotron frequency, and which is
  6119. circularly polarized, rotating in the same sense as the electrons
  6120. in the plasma (about the magnetic field); also known as the
  6121. electron cyclotron wave.  Whistlers are so-named because of their
  6122. characteristic descending audio-frequency tone, which is a result
  6123. of the dispersion relation for the wave (higher frequencies
  6124. travel somewhat faster).  This tone was frequently picked  
  6125. up during World War I by large ground-loop antennas (which were 
  6126. actually being used to spy on enemy field telephone signals).
  6127.  
  6128. % Wisconsin - See University of Wisconsin-Madison
  6129.  
  6130.  
  6131.  
  6132.  
  6133. Archive-name: fusion-faq/glossary/x
  6134. Last-modified: 25-Feb-1995
  6135. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  6136. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  6137.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  6138.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  6139.  
  6140. ===============================================================
  6141. Glossary Part 24:  Terms beginning with "X"
  6142.  
  6143. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  6144. AND PLASMA PHYSICS
  6145.  
  6146. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  6147.  
  6148. Guide to Categories:
  6149.  
  6150. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  6151. & = basic physics vocabulary 
  6152. > = device type or machine name
  6153. # = name of a constant or variable
  6154. ! = scientists 
  6155. @ = acronym
  6156. % = labs & political organizations
  6157. $ = unit of measurement
  6158.  
  6159. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  6160. ==================================================================
  6161.  
  6162. XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
  6163.  
  6164. # Xe:  Chemical symbol for the element Xenon.
  6165.  
  6166. * X-Point:  Place where the poloidal magnetic field vanishes in such 
  6167. a way that two flux surfaces appear to cross, e.g. where the main 
  6168. plasma joins the divertor (see entry) or between magnetic islands.
  6169. Location where magnetic reconnection takes place.  (See magnetic
  6170. reconnection; see also divertors and O-point.)
  6171.  
  6172. & X Ray:  A penetrating form of electromagnetic radiation emitted
  6173. either when the inner orbital electrons of an excited atom
  6174. return to their normal state (characteristic x-rays), or when a 
  6175. high speed electron collides sharply with an ion or atomic target
  6176. (bremsstrahlung).  X-rays have energies from roughly 100 eV to
  6177. roughly 100 keV.  (Below X-rays are ultraviolet rays, and above
  6178. X-rays in energy are gamma rays.)  X-rays are (basically by
  6179. definition) non-nuclear in origin.  (Nuclear electromagnetic
  6180. radiation termed gamma radiation.)  See also ultraviolet, gamma
  6181. rays, bremsstrahlung.
  6182.  
  6183.  
  6184.  
  6185.  
  6186.  
  6187.  
  6188. Archive-name: fusion-faq/glossary/y
  6189. Last-modified: 25-Feb-1995
  6190. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  6191. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  6192.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  6193.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  6194.  
  6195. ===============================================================
  6196. Glossary Part 25:  Terms beginning with "Y"
  6197.  
  6198. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  6199. AND PLASMA PHYSICS
  6200.  
  6201. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  6202.  
  6203. Guide to Categories:
  6204.  
  6205. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  6206. & = basic physics vocabulary 
  6207. > = device type or machine name
  6208. # = name of a constant or variable
  6209. ! = scientists 
  6210. @ = acronym
  6211. % = labs & political organizations
  6212. $ = unit of measurement
  6213.  
  6214. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  6215. ==================================================================
  6216.  
  6217. YYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYYY
  6218.  
  6219. * Yin-Yang Coil:  See baseball coil.
  6220.  
  6221. * Yucca Mountain:  Proposed U.S. site for permanent storage of
  6222. high-level nuclear waste; feasibility currently being explored by
  6223. U.S. Dept. of Energy.
  6224.  
  6225.  
  6226.  
  6227. Archive-name: fusion-faq/glossary/z
  6228. Last-modified: 25-Feb-1995
  6229. Posting-frequency: More-or-less-quarterly
  6230. Disclaimer:  While this section is still evolving, it should 
  6231.      be useful to many people, and I encourage you to distribute 
  6232.      it to anyone who might be interested (and willing to help!!!).
  6233.  
  6234. ===============================================================
  6235. Glossary Part 26:  Terms beginning with "Z"
  6236.  
  6237. FREQUENTLY USED TERMS IN CONVENTIONAL FUSION RESEARCH 
  6238. AND PLASMA PHYSICS
  6239.  
  6240. Edited by Robert F. Heeter, rfheeter@pppl.gov
  6241.  
  6242. Guide to Categories:
  6243.  
  6244. * = plasma/fusion/energy vocabulary
  6245. & = basic physics vocabulary 
  6246. > = device type or machine name
  6247. # = name of a constant or variable
  6248. ! = scientists 
  6249. @ = acronym
  6250. % = labs & political organizations
  6251. $ = unit of measurement
  6252.  
  6253. The list of Acknowledgements is in Part 0 (intro).
  6254. ==================================================================
  6255.  
  6256. ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ
  6257.  
  6258. # Z:  see atomic number
  6259.  
  6260. @ ZETA:  Zero Energy Thermonuclear Assembly; see entry
  6261.  
  6262. > Zero Energy Thermonuclear Assembly:  A British fusion device in 
  6263. which scientists observed fusion neutrons in 1958.  They were
  6264. erroneously considered to be thermonuclear (coming from particles 
  6265. with a Maxwellian velocity distribution) and were a cause for the
  6266. initial optimism that fusion energy would be easy.  They were 
  6267. actually due to electromagnetic acceleration during a plasma 
  6268. instability, an effect which cannot be scaled up to produce useful 
  6269. energy.
  6270.  
  6271. > Z-Pinch:  Pinch device in which the externally-driven pinching 
  6272. current goes in the z direction (parallel to / through the 
  6273. cylindrical plasma).  See discussion in Section 4B.
  6274.  
  6275.  
  6276.  
  6277.  
  6278.  
  6279.