TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI KONFERENCIA

2001. NOVEMBER 14.

Természettudományi Kar

A  2001.  ÉVI  BME TTK  TDK KONFERENCIA  FORGATÓKÖNYVE

Elõadások hossza: 20-25 perc + 5 perc diszkusszió

1000 - 1430	A hallgatók elõadásai

1500		Bizottsági ülés a szekcióelnökök részvételével
F épület, III. lépcsõház, Elméleti Fizika Tanszék, magasföldszint, szemináriumi szoba

1700		Eredményhirdetés, F 29 terem

ELMÉLETI SZEKCIÓ

A szekció helyszíne:
F épület, III. lépcsõház, Elméleti Fizika Tanszék, magasföldszint, szemináriumi szoba

Zsüri:			Elnök:		Dr. Pipek János
				Tagok:		Dr. Apagyi Barnabás
							Dr. G. Horváth Ákos

1000 	Forgó kémiai hullámok vizsgálata erősen aszimmetrikus esetben
	Kály-Kullai Kristóf V. évf.
	Konzulensek: Dr. Farkas Henrik, Dr. Noszticzius Zoltán, Kémiai Fizika Tanszék

1030 	Stabilitás, fluktuációk és válasz egy sokszereplős tőzsdemodellben
	Karádi Richárd IV. évf. mf., Zawadowski Ádám IV. évf.  mf.
	Konzulens: Kertész János egyetemi tanár, Elméleti Fizika Tanszék

1100	Optikai adattároló rendszerek (CD/DVD) modellezése
	Nagy Zsolt V. évfolyam
	Konzulens: Dr Koppa Pál,  Atomfizika Tanszék

1130	Egyszerű struktúrájú késleltetett közlekedési modellek stabilitási vizsgálata
	Orosz Gábor V. évf.  
	Konzulensek: Dr. Stépán Gábor - Műszaki Mechanika Tanszék
	Dr. Farkas Henrik, Dr. Simon Péter - Kémiai Fizika Tanszék

1200 	A rezgő húr sajátértékeiről
	Tóth Anna IV. évf.  
	Konzulens: Horváth Miklós, Analízis Tanszék

Forgó kémiai hullámok vizsgálata erősen aszimmetrikus esetben

Kály-Kullai Kristóf V. évf.
Konzulensek: Dr. Farkas Henrik, Dr. Noszticzius Zoltán, Kémiai Fizika Tanszék

A kémiai hullámok (mozgó reakciófrontok) leírására és szimulációjára általában a reakció-diffúzió egyenleteket alkalmazzák. Ennél sokkal egyszerűbb, és a kémiai hullámok legtöbb tulajdonságát jól leíró elmélet a geometriai hullámelmélet. Ebben a modellben egy adott kezdeti front a Fermat-elv alapján fejlődik, a közegbeli terjedési sebesség (lehet helyfüggő is) és az akadályok figyelembevételével. Ebben a modellben nincsen interferencia, hanem két hullám találkozásakor azok kioltják egymást, mint ahogy a kémiai hullámok is.
Az itt tanulmányozott esetnél a (kör alakú) közeg heterogén: a külső határral koncentrikus kör alakú közeghatár egy belső, kisebb terjedési sebességű, és egy külső, gyorsabb közegre osztja. Az aszimmetriát a belső közegbe helyezett, szintén kör alakú akadály és a közeghatár középpontjainak távolsága jellemzi. Az elrendezés erősen aszimmetrikus, ha az akadály és a kausztika (ebben az esetben a közeghatárral koncentrikus kör, amelynek sugara a közeghatár sugarának a lassabb és a gyorsabb közegbeli sebességek hányadosával vett szorzataként adódik) diszjunkt halmazok.
Jelen dolgozat témája az erősen aszimmetrikus elrendezés elméleti és numerikus vizsgálata. A stacionárius frontalak az akadályhoz, a közeghatárhoz vagy a kausztikához húzott evolvensívekből áll. Az egyes ívek a közeg egy-egy összefüggő tartományában találhatóak meg. A tartományhatárokat a különböző ívek találkozásánál található töréspontok pályája adja, így a töréspontok keletkezésének, eltűnésének és dinamikájának vizsgálatával megkapható a rendszer teljes térképe, aminek alapján a stacionárius frontok is fölrajzolhatóak.
Ennek megfelelően dolgozatom első részében megvizsgálom a töréspont dinamikáját az erősen aszimmetrikus esetben, és felveszem a töréspont iránymezőjét. A töréspont iránymező nevezetes pontjai megadják az új töréspontok (és ezzel együtt az új frontszakaszok) keletkezésének és eltűnésének lehetséges helyeit, és ezen pontok között az iránymező ismeretében a töréspontok pályája is felrajzolható. Ezt felhasználva felrajzolom az erős aszimmetria teljes térképét, és a két terjedési sebesség arányának, valamint a rendszer pontos geometriájának függvényében a térképben jelentkező eltérések alapján további aleseteket különböztetek meg.
Az erősen aszimmetrikus elrendezésben megjelenő leglátványosabb újdonság a fronthurkok jelenléte. Ezek olyan frontszakaszok, amelyek egy befelé haladó zárt görbét alkotnak, és a méretük folyamatosan csökken egészen az eltűnésükig. Fronthurkok úgy születnek, hogy a frontban egy beszögellés keletkezik, majd ez bezárul, és a hurok leválik a továbbhaladó frontszakaszról. További újdonság, hogy kis tartományokban megjelennek a front fő forgásirányával szembe haladó szakaszok, valamint visszafelé haladó töréspontok is.
Az erősen aszimmetrikus esetre szimulációkat végeztem a tavalyi TDK dolgozatomban bemutatott, a geometriai hullámelméleten alapuló szimulációs programmal, és dolgozatom végén ezeket összehasonlítom az elméleti eredményekkel.

Stabilitás, fluktuációk és válasz egy sokszereplős tőzsdemodellben

Karádi Richárd IV. évf. mf., Zawadowski Ádám IV. évf.  mf.
Konzulens: Kertész János egyetemi tanár, Elméleti Fizika Tanszék

A közelmúltban a statisztikus fizika fogalmainak és módszereinek az alkalmazási területe rendkívül megnőtt. A pénzügyi közgazdasági folyamatok elemzésénél ez a látványosan terjedő megközelítés saját nevet is kapott: “econophysics”, avagy “gazdaságfizika”. Ennek a jelenségnek az oka, hogy a statisztikus fizika keretében a fizikán jóval túlmutató kölcsönhatások esetére is alkalmazható eszköztárat fejlesztettek ki a sok elemből álló rendszerek viselkedésének leírására. Ez az eszköztár a korrelált valószínűségi változók kezelésétől a skálázáson és a meghajtott rendszerek sajátosságainak leírásán keresztül a sokrészecske szimulációs technikákig terjed. 
Kutatásaink alapjául egy közgazdász és egy fizikus által kidolgozott modellt vettünk [1,2], amely az úgynevezett kölcsönható többszereplős modellek családjába tartozik. Alapfeltevése, hogy a piacon jelenlévő ügynökök két, jól meghatározható csoportba oszthatók. A két csoport: a trendkövetők (akik csak az árfolyammozgás irányát figyelik) és a fundamentalisták (akik szerint létezik minden részvénynek, cégnek egy alapvető értéke, mely körül az árfolyam ingadozik). A piaci árat e csoportok vételi és eladási szándékai határozzák meg matematikailag megadott módon. A kölcsönhatást az ügynökök között az szabja meg, hogy melyik kereskedői csoportban nagyobb a várható nyereség, mert ennek megfelelően az egyes ügynökök megváltoztathatják álláspontjukat, és átléphetnek a másik csoportba. A modell fontos tulajdonsága, hogy visszaad számos, a valós tőzsdei és pénzügyi adatokban megfigyelhető jelenséget, így például az árváltozások széles eloszlását és a fluktuációk amplitúdójának lassan lecsengő korrelációját. 
Célul tűztük ki, hogy ezen modell stabilitási viszonyait vizsgáljuk, valamint megállapítsuk, hogy a spontán fluktuációk és a külső hatásra bekövetkező változások között milyen összefüggés van. A számítógépes szimulációk során még állandó paraméterek mellett is, kizárólag a modell sztochasztikus jellegéből eredően nagy ingadozásokat találtunk, ami instabilitásra utal.  A modell alapján összehasonlítottuk a piacon kívülálló és a piac működési mechanizmusai folytán (azaz belső) okokból előálló árfolyamingadozásokat. Érdekes jelenségeket tapasztaltunk a kétféle okból előálló fluktuációk lecsengésének vizsgálatakor: a piac túlreagálja a külső hatásokat, de kicsit később korrigálja azokat. Azonos amplitúdójú spontán fluktuáció lecsengése alapvetően különbözik a külső hatásra létrejövő ingadozások csillapodásától. Vizsgáltuk ezen jelenséget az amplitúdó függvényében is.
A statisztikus fizikában természetes megközelítésünk a modellen túlmutató jelentőségűnek tekinthető, mivel ilyen jellegű vizsgálatok pénzügyi modelleken nem ismertek. Az ezirányú kutatás azért is fontos, mert a modell tulajdonságai miatt feltételezhető, hogy az árfolyamingadozások lecsengésének valós piaci mechanizmusába nyújt betekintést. 

Irodalom:
1.	Lux, T., Marchesi, M.: Scaling and criticality in a stochastic multi-agent model of a financial market. Nature 397, 498-500 (1999).
2.	Lux, T., Marchesi, M.: Volatility Clustering in Financial Markets: A Microsimulation of Interacting Agents. International Journal of Theoretical and Applied Finance, közlés előtt
3.	J. Doyne Farmer: Physicists Attempt to Scale the Ivory Towers of Finance. Computing in Finance & Engineering, Nov./Dec. 1999, p. 26-39
4.	
.
Optikai adattároló rendszerek (CD/DVD) modellezése

Nagy Zsolt V. évfolyam
Konzulens: Dr Koppa Pál,  Atomfizika Tanszék

TDK munkám témája az optikai rendszerek számítógépes modellezése, különös tekintettel a CD és DVD olvasófejek optikai modellezésére. Ez a tanszéknek is rendelkezésére álló OSLO optikai tervezőprogram segítségével történik.
Munkám során egy olyan optikai rendszer modelljét készítem el, amilyen egy CD- és DVD-lemez olvasására is képes drive-ban található. Egy ilyen rendszeren gyorsan és könnyen lehet modellezni pl. a gyártás során felmerülő problémákat, és megoldási javaslatokat lehetne adni ezen problémákra.
Eddig két elemével foglalkoztam a fönt leírt rendszernek. Ezek:
	-objektív lencse,
	-polarizációs nyalábosztó kocka,
	-kollimátor lencse. 
Az egész optikai rendszer legfontosabb eleme az objektívlencse. Az objektív lencse feladata egy CD lejátszó optikai rendszerében, hogy a korábban párhuzamosított nyalábot a diffrakciós limitnek megfelelő méretűre fókuszálja a CD lemez adathordozó rétegén. Ennek elkészítése a legfontosabb a helyes modellezés szempontjából, másrészt a legnehezebb is, hiszen az olyan drive-ok, amelyek képesek CD és DVD olvasására is, még viszonylag újak, a bennük használt objektívlencse paraméterei éppen ezért nem elérhetőek. Ez nehezíti meg legjobban a modellezést, mivel legelőször egy saját, jól működő objektívlencsét kell készítenem.
A második elem, amivel foglalkoztam, a polarizációs nyalábosztó kocka. Ennek modellezése kifejezetten a Philips Components Hungary kérésére, a nyalábosztó kocka működési paramétereinek vizsgálata céljából történt. A tapasztalatok szerint a kockák sokszor nem felelnek meg a diffrakciólimitált rendszerben elvárható működési feltételeknek. A feladat ennek számítógépes modellben történő kipróbálása volt. Az ideális, tökéletesen sík oldallapokkal rendelkező kockák működési paraméterei elfogadhatóak voltak a kocka 2 fokos elforgatása, vagy 0,3 fokos ékessége esetén is. A valós, szükségszerűen nem tökéletesen sík oldallapokkal rendelkező kockák már sokkal rosszabb eredményeket mutattak. A forgatással és ékességgel szembeni toleranciájuk visszaesett. Mivel az ékesség toleranciája nagyon kicsi, azt feltétlenül mérni szükséges. Ezért a tanszék javaslatot tett a Philips-nek egy interferometrikus mérési elven működő mérőműszer megépítésére, amellyel mérni lehetne a nyalábosztó kockák ékességét.
Jelenleg a kollimátor lencse működésének vizsgálata van folyamatban, melynek feladata az optikai rendszerben egy párhuzamosított nyaláb előállítása, amelyet majd az objektív lencse fog fókuszálni az adathordozó rétegen.

Egyszerű struktúrájú késleltetett közlekedési modellek stabilitási vizsgálata

Orosz Gábor V. évf.  
Konzulens: Dr. Stépán Gábor - Műszaki Mechanika Tanszék
Dr. Farkas Henrik, Dr Simon Péter - Kémiai Fizika Tanszék

A közlekedési szituációkat általában szimulációs programok segítségével vizsgálják. Ezen szimulációk hátránya viszont – mint minden szimulációé – az, hogy csak speciális rendszerek vizsgálhatók vele. Általánosabb elemzésekhez részben analitikus módszerekre van szükség. Ezek eredménye képpen néhány jellemző paraméter függvényében kapjuk a rendszer leírását. Természetesen ilyen analitikus vizsgálatokhoz egyszerű felépítésű, vagy kevés elemet tartalmazó szituációkra kell szorítkoznunk. 
Jelen TDK dolgozatban egy körúton haladó autókat modelleztünk, így választva egyszeű struktúrát. Ezek után a paraméterek számát csökkentendő vagy az autók számát csökkentettük, vagy azonos viselkedésüket feltételeztük. A modellezés során előbb a kémiai hullámok elméletéből vettünk át elemeket, majd neuronfizikai modelleket hasznosítottuk hasonlóképpen. 
Az aktív közegben terjedő kémiai hullámok speciális esetei az úgynevezett reakció-diffúzió hullámoknak. Ezek egy gyűrű mentén haladó (kvázi-egydimenziós) terjedését mind kísérletileg, mind elméletileg tanulmányozták, például a BME Kémiai Fizika Tanszékén is alkottak egy úgynevezett “préritűz” modellt. Belátták, hogy szigorúan monoton diszperziós függvény esetén az egyetlen globálisan stabil állapot az, amikor az egymást követő hullámfrontok azonos sebességgel, egymástól egyenlő távolságra haladnak. Mi ezen késleltetett rendszer lineáris stabilitásának vizsgálatát elvégezve hasonló eredményre jutottunk egy, illetve két hullámfront esetén. A lineáris stabilitás elvesztése nem monoton diszperziós függvény esetén bizonyult csak lehetségesnek, de ilyenek feltételezését a közlekedési szituációkban nem tartottuk megalapozottnak. 
Ezért időkésleltetett neuronfizikai modelleket kezdtünk el tanulmányozni. Úgy gondoltuk, hogy a gyűrű mentén elhelyezkedő neuronok ingerület-terjedése hasonlóságokat mutat az általunk tanulmányozott közlekedési rendszerrel. Alkottunk egy időkésleltetett modellt, melyet linearizálva autónként négy paraméterrel jellemezhetünk: az autós kívánt sebessége, az ennek eléréséhez szükséges relaxációs idő, a fékezési késleltetés és a fékezési csatolás erőssége. Ezen paraméterek függvényében elemeztük a lineáris stabilitást. Konkrétan vizsgáltuk azon állapot lineáris stabilitását, amikor az autók azonos sebességgel, egyenletesen haladnak. 
A munka egyenes folytatása ezen modell nemlineáris viselkedésének vizsgálata.

A rezgő húr sajátértékeiről

Tóth Anna IV. évf.  
Konzulens: Horváth Miklós, Analízis Tanszék
Vegyünk egy  szakaszon kifeszített, két végén rögzített húrt. Legyen adott a húr (x)  0 tömegsűrűség-függvénye. A megfelelő sajátértékfeladat

által definiált sajátértékek legyenek 0  1 < 2 <....Bebizonyítjuk a következő állítást:  Legyen (x) szimmetrikus, azaz ( - x) = (x), és tegyük fel, hogy (x) monoton növő  -n. Akkor  és mindkét esetben egyenlőség csak konstans -ra teljesül. Vizsgáljuk továbbá az általános  sejtés érvényességét is. A sejtés motivációja részben az 1999-ben publikált   eredmény [1], másrészt az az 1993. óta ismeretes tény, hogy a fordított   becslések teljesülnek olyan  sűrűségfüggvények körében, melyekre  konkáv [2]. 
Belátjuk végül: Ha V(x) monoton csökkenő  -n, és V( - x) = V(x), akkor a   sajátértékfeladat két legkisebb sajátértékére , és egyenlőség csak konstans V esetén fordul elő. Az   peremfeltételek esetén az analóg  becslést Horváth Miklós igazolta. 
A bizonyítások alapja, hogy topológiai meggondolásokkal az általános , illetve V függvények redukálhatók egyszerű lépcsősfüggvényekre, ahol konkrétan felírhatók a sajátértékeket definiáló egyenlőtlenségek.

Irodalom:

1.	M-J. Huang, On the eigenvalue ratio for vibrating strings, 
      Proc. Amer. Math.Soc., vol.127, no. 6, 1805-1813 (1999).
2.	M. S. Ashbaugh and R. D. Benguria, Eigenvalue ratios for Sturm-Liouville operators,
J. 	Diff. Equations, vol. 103, 205-219 (1993).

KÍSÉRLETI SZEKCIÓ

A szekció helyszíne:
F épület,  29-es terem (F 29)

Zsüri:			Elnök:		Dr. Szathmári Zoltán
				Tagok:		Dr. Hárs György
							Dr. Tóth András 

1000	 A mecseki uránércbányászat felhagyásával kapcsolatos környezeti kérdések bemutatása
	Baksay Attila V. évf., Nős Bálint V. évf., Yamaji Bogdán V. évf. mérnök-fizikus szak
	Konzulens: Dr. Zagyvai Péter, Nukleáris Technikai Intézet

1030 	Áramlási sebesség mérése hőmérsékleti fluktuációk segítségével
	Csúvár Miklós IV. évf.
	Konzulens: Dr. Pór Gábor  Nukleáris Technika Tanszék

1100	Elektronemissziós neutrondetektorok működésének elemzése Monte Carlo modellszámítások és mérési eredmények összevetésével
	Kópházi József V. évfolyam, mérnök-fizikus szak
	Konzulenek: Dr. Fehér Sándor és Dr. Pór Gábor, BME Nukleáris Technikai Intézet

1130	Optikai adattároló rendszerek optoelektronikai rendszerének kísérleti vizsgálata
	Kovács Attila V. évfolyam, mérnök-fizikus szak
	Konzulens: Dr. Koppa Pál, AtomFizika Tanszék

1200	Rezisztréteg optikai jellemzőinek meghatározása hullámvezetési paraméterek segítségével
	Nagy Norbert V. évf. 
	Konzulens: Hámori András, MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézet

1230	Idegentest detektálás az ALPS rendszerrel a Paksi Atomerőmű II.blokkján
	Sorosánszki István IV. évf .
	Konzulens: Dr. Pór Gábor

1300
	Sóolvadékos reaktorkoncepció termohidraulikai kérdései
	Yamaji Bogdán V. évf., mérnök fizikus szak
	Konzulensek: Dr. Csom Gyula, Dr. Aszódi Attila, Nukleáris Technikai Intézet

A mecseki uránércbányászat felhagyásával kapcsolatos környezeti kérdések bemutatása

Baksay Attila V. évf., Nős Bálint V. évf., Yamaji Bogdán V. évf. 
mérnök-fizikus szak
Konzulens: Dr. Zagyvai Péter, Nukleáris Technikai Intézet
Magyarországon a radioaktív anyagok kutatása 1947-ben indult meg. Valószínűsíthető volt, hogy az ország területén is található kitermelésre alkalmas koncentrációjú uránérc előfordulás. 1952-ben megindultak - szovjet kutatók segítségével - a földtani kutatások. 1953-ban a mecseki Jakab-hegy és Kővágószőlős község környékén jelentős gamma-aktivitásokat észleltek, a következő két évben pedig megkezdék két nagyobb méretű kutatóakna mélyítését.
1957-ben megalakult a Pécsi Uránércbánya Vállalat, ezzel beindult a magyarországi uránérckitermelés. 1958-ban elindult a Szovjetunióba az első osztályozott ércszállítmány, kialakult a lelőhely további feltárását célzó rendszeres földtani kutatás. 1961-től már a III. Bányaüzem is termelt ércet, és önálló egységként létrejött a Kutató-Mélyfúró Üzem, mely a kísérleti és kutatómunka bázisa lett. 1964-től üzemelt a Vegyi Dúsítóüzem. Már Mecseki Ércbányászati Vállalat név mellett megindult a termelés a IV. Bányaüzem 1000 m-nél mélyebbre nyúló aknáiban. Az érctermelés és feldolgozás 1992-től a MECSEKURÁN Kft. tevékenységi körében folyt tovább, majd ugyanez a cég kezdte el és végzi a kimerült üzemek bezárását, illetve az ipari és egyéb környező, érintett területek rekultivációját.
Az öt létesített bányatelek összterülete mintegy 65 km2. Ezeken létesültek az üzemek, meddőhányók, zagytározók, perkolációs prizmák, különböző aknák, raktárépületek és egyéb létesítmények. A bányaművelés során közel 18 millió m3 földalatti üreg képződőtt. Ezeken kívül meghatározó jelentőségű az ércfeldolgozó üzem területi mérete, nagy számú épülete valamint szennyezettségi foka miatt is. A bányászat megszűntével kiemelt kezelést követelnek a földalatti létesítmények, valamint a külszíni ércfeldolgozáshoz kapcsolódó zagytározók, meddőhányók, perkolációs területek és az épületek, létesítmények.
TDK dolgozatunkban a rekultivációs munkálatokat szeretnénk bemutatni, és rávilágítani, hogy milyen összetett problémáról is van szó. Ehhez első lépésként megismerkedtünk a vonatkozó törvényi szabályozással, a nemzetközi ajánlásokkal. 2001 januárjában a MECSEKURÁN Kft. munkatársainak segítségével felkerestük a volt bánya területét és az üzemi területeket, vezetésükkel különböző szilárd és folyadék mintákat vettünk, a helyszínen külső dózisteljesítményt mértünk. A begyűjtött mintákat megfelelő előkészítés (szárítás, bepárlás, forráskészítés) után különböző vizsgálatoknak vetettük alá (neutronaktivációs analízis, alfa-spektrometria).

Áramlási sebesség mérése hőmérsékleti fluktuációk segítségével

Csúvár Miklós IV. évf.
Konzulens: Dr. Pór Gábor  Nukleáris Technika Tanszék

A TDK munka alapötletét az adta, hogy a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Oktatóreaktorában még nem végeztek konkrét méréseket azon célból, hogy a hűtővíz áramlási sebességét a reaktor aktív zónájában megtudják.

Mi a mérést termoelemekkel hajtottuk végre, amelyek króm-alumínium összetételűek. Ezek egy kb. 5 méter hosszú alumínium cső végén helyezkednek el. Három termoelemről van szó, 5 illetve 10 mm-es bázistávolságra egymástól. Az ezeket tartalmazó csövet az aktív zóna tetején rögzítettük. A mérés pontossága szempontjából lényeges volt, hogy a termoelemek a fűtőelemektől legalább 0,5 mm-re, de legfeljebb 3 mm-re legyenek. Ha ugyanis túl közel esnének a fűtőelemhez, akkor a mérésünket torzította volna a fűtőelemből származó hő, ekkor ugyanis nem lenne elegendő a köztes vízréteg vastagsága ahhoz, hogy a termoelemet és a fűtőelemet kellően elszigetelje egymástól. Ha viszont túl nagy a távolság, akkor nem kaphatunk érdemleges információt a fluktuációk méréséből, mert ekkor az ingadozások elkenődnek. 

A mérés alapelve az volt, hogy a hűtővíz hőmérséklete nem állandó, hanem ingadozik egy átlagérték körül. A termoelemektől feszültségjelet kaptunk. Ezt felerősítettük, majd az adatokat számítógépen rögzítettük. Mindhárom termoelemről vettünk le AC és DC jeleket is. A  DC jelek értékéből következtetni lehetett a víz hőmérsékletére. Az AC jelek adják a fluktuáció időjelét. Ebből keresztkorrelációt, teljesítménysűrűség- és keresztteljesítmény sűrűségfüggvényeket számítottunk. Méréseket végeztünk a szivattyú beindítása, működése és kikapcsolása alatt, valamint a reaktor indulása, működése és leállása alatt, - illetve ezeket kombináltuk.

A méréseket az aktív zóna két kilépő pontján végeztünk, a kilépő víz sebességének becslése céljából. Ezen belül a mérési pontok kiválasztás során a fő cél az volt, hogy a pontok lehetőleg minél inkább a zóna belseje fölé essenek és a fűtőelemek elhelyezkedése minél inkább szimmetrikus legyen azon hely alatt, ahol a mérést végezzük. 

A mérés elején felvetődött, hogy kétféle modell létezik a zónán belüli cirkulációra. Az egyik szerint a keringtető szivattyú, a másik szerint az aktív zónában történő hőfejlődés határozza meg a hűtővíz cirkulációját. A mérés elvárt végeredménye: egy elfogadható becslés a hűtővíz áramlási sebességére a hűtőcsatornában. Ezenkívül, elemezzük a két fenti modell közötti különbségeket a mérések tükrében. 

Elektronemissziós neutrondetektorok működésének elemzése Monte Carlo modellszámítások és mérési eredmények összevetésével

Kópházi József, V. évfolyam, mérnök-fizikus szak
Témavezető: Dr. Fehér Sándor és Dr. Pór Gábor
BME Nukleáris Technikai Intézet
A elektronemissziós neutrondetektorok (Self-Powered Neutron Detector, SPND) az atomerőművekben a neutronfluxus és teljesítménysűrűség térbeli eloszlásának monitorozására, és ezen keresztül a kiégettség vizsgálatára szolgálnak. Bár igen elterjedtek és egyszerű szerkezetűek, pontos működési mechanizmusuk nem kellően ismert.
Munkám során a BME Tanreaktorában témavezetőmmel megmértem egy ródium emitteres SPND késő jelét - az egyéb jelkomponensektől elkülönítve. Ennek érdekében a telítésig felaktivált detektort a reaktor leállítása után az aktív zónából egy méter magasságba emeltük fel. Ezen a helyen a detektort érő neutron- és gammasugárzás elhanyagolható, így a számítógépes adatgyűjtő rendszerrel rögzített detektoráram csak az aktivált ródiummagok bomlásától származott. A rögzített áram időfüggése a 104Rh bomlási sémájának megfelelően két exponenciális függvény összegének adódott. Ezt a függvényt visszaextrapoláltam a reaktor leállításának időpontjára, és így megkaptam a detektor késő jelének az egyensúlyi állapothoz tartozó értékét.
A mérés számítógépes szimulációjához elkészítettem a Tanreaktor és a belehelyezett detektor részletes MCNP modelljét, amely tartalmazza a 369 fűtőelemet, a kazettákat és a grafitreflektort, az összes torzítással együtt. Kritikussági számítással meghatároztam a neutronbefogások reakciósebességének térbeli eloszlását a detektor emitterében. Ezután egy másik - csak a detektort tartalmazó – modellben a fenti eloszlás szerinti forrást helyeztem el, és kiszámítottam a detektoráramot. A számított és mért áramértékek egyelőre 30%-os eltérést mutatnak, az eltérés okának kutatása folyamatban van. 

Optikai adattároló rendszerek optoelektronikai rendszerének kísérleti vizsgálata

Kovács Attila V. évfolyam, mérnök-fizikus szak
Konzulens: Dr. Koppa Pál, AtomFizika Tanszék

Az optikai adattárolás legnagyobb előnye, az igen nagy adatsűrűség. Ennek oka, hogy a fény sokkal kisebb felületre fókuszálható, mint a mágneses tárolók elemi tárolófelülete. Jelenleg elérhető sűrűség kb 50-szerese a merevlemeznek. Előnyt jelent még az élettartamuk ami közel 100 évre tehető és az áruk és a cserélhetőségük ami nagyobb adatbiztonságot jelent. Az információ digitális kódolása miatt a lemezen elhelyezkedő bemélyedések (pitek) hossza csak diszkrét értékeket vehetnek fel 0,83 m – 3,56 m között. CD író/újraíró fej esetében a fő technológiai nehézséget a lemezre írt pitek hosszának pontos tartása jelenti. Dolgozatomban ezt a problémát az írási jittert analizálom. Az írási jitter okozói lehetnek az optikai rendszer hibája vagy a lézerdióda hibája. A méréseket már kategorizált diódalézereken végeztem különböző meghajtó áramkörökkel. Ezek variálásával kiszűrhető volt, hogy a meghajtó áramkörtől és a lézerdióda sebességétől is függ a jitter. Vizsgálva a fényimpulzus alakját azt kaptam, hogy két részből áll. Az első rész gyorsan emelkedő jel volt, a felfutási él ideje 17 ns –nál kisebb volt. Amint ez az él a maximumát elérte utána a legtöbb esetben le is esett. A második része a jelnek az első maximumot követi és eléri a csúcs szintet, melyet fenn is tart kb. 1s- ig. A felfutási idő értékek az impulzus tetejének az optikai teljesítmény szintjétől függnek. Kisebb teljesítmény szinteken a felfutási idők általában rövidebbek. A lézerdiódák felfutási idejének különbségei tisztán láthatóak voltak a mérések során. Tehát ha minél gyorsabb felfutási idővel rendelkezik a kimeneti optikai jelünk, annál pontosabban tudjuk tartani a pitek hosszát. A kimeneti jelek karakterisztikájában a felfutási idők jelentős szórást mutattak. A régi meghajtó áramkörökkel 8-17 ns os felfutási időket produkáltak a lézerdiódák. A tanszék által készíttetett 1 ns os négyszög impulzusokat szolgáltató áramkörrel viszont mindegyik lézer kevesebb, mint 3 ns os felfutási idővel rendelkezett. A kísérleti eredmények alapján kimutatható volt a korreláció a jitteres író/újraíró fejek és a lassú kb. 2.2-3 ns  os felfutási idővel rendelkező lézerdiódák és a jó 1-1.5 ns osok között. Mindezek után elkészült egy lézerdióda tesztelő mellyel a különböző felfutási időkkel rendelkező diódákat szelektálni lehetett. A méréséket a készüléken megismételve ugyanarra az eredményre vezettek.
A munkám tudományos jelentősége:
- kimutattam, hogy lézerdióda felfutása okozza az írási jittert
- bebizonyítottam hogy a lézerdióda meghajtó is hibás
- bebizonyítottam 1ns felfutási idő is elérhető így lehetővé válik akár 10 szeres javulás az írási sebességben, ami a következő generációs optikai tárolóknál is döntő jelentőségű.

Irodalom:

 1 Parker, Dana J.-Starrett, Robert A.:CD-ROM Professional's CD-Recordable Handbook  
    (Pemberton Press, 1996).
 2 Baráth István: Multimédia (Chiptár sorozat 1, 1995. október).
 3 Richter Péter: Bevetezés A Modern Optikába (I-IV. Kötet, 1998).
 4 Suganda Jutamulia: Optical Storage And Retrieval Memory, Neural networks, And Fractals,    1996

Rezisztréteg optikai jellemzőinek meghatározása
hullámvezetési paraméterek segítségével

Nagy Norbert V. évf. 
Konzulens: Hámori András, MTA Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutató Intézet
A rácscsatolt egymódusú vékonyréteg hullámvezetők használatának széles körű elterjedése az elmúlt évtizedben nem csak az integrált optika előretörésének köszönhető. E területen, amellett, hogy mára nélkülözhetetlen elemmé vált, új, izgalmas megoldásokat kínál a felmerülő problémákra. Szeretném itt megemlíteni, mint érdekes példát, a fényvezérelt fénykapcsolót, ami nagy áttörést hozhat az optikai jelátvitel területén, illetve egy jövőbeni fényszámítógép alapelemét jelentheti. A méréstechnikában és biológiai szenzorként szintén a kutatások középpontjába került. Nagy érzékenysége és megbízhatósága miatt akár klinikai diagnosztikai eszközök lelkeként is bekerülhet a hétköznapokba, míg mára a biológiai alapkutatás elengedhetetlen eszközévé vált.
Egy üveghordozóra felvitt vékony, egyenletes rezisztréteg hullámvezetőként viselkedik, így lehetséges az optikai jellemzők (törésmutató és vastagság) meghatározása hullámvezetési paraméterek alapján. Az optikai jellemzők megbízható mérése főként az alapkutatásban, rácscsatolt vékonyréteg hullámvezetők laboratóriumi technológiával történő előállításakor jut nagy jelentőséghez, azáltal, hogy még a rezisztbe exponált rács hívási folyamata előtt ellenőrizhető a réteg vastagsága. Így a hibás minták könnyen, gyorsan kiszűrhetők, illetve a hívás során esetleg bekövetkező, nem kívánt vékonyodás kontrollálható. A módszer a mikrolitográfia területén is nagy jelentőségű lehet.
Az általam vizsgált struktúra egy CORNING 7059 típusú üveghordozóra felvitt 0.5 mm vastag SHIPLEY AZ 1805 típusú fotoreziszt réteg. Ebbe a rétegbe exponáljuk lézerinterferenciával a kívánt, esetünkben 2666 vonalpár/mm sűrűségű, szinuszos, transzmissziós rácsot, 1 mm széles sávban. Ez, a hívási folyamatig csak rejtett kép, azonban csatolórácsként így is ellátja szerepét, bár természetesen kisebb hatásfokkal, mint a hívás után létrehozott struktúra.
A csatolórács segítségével történő módusindítás vékonyréteg hullámvezetőkben adott hullámhosszú beeső lézerfény esetén csak pontosan meghatározott szöghelyzeteknél lehetséges. A becsatolt fény mennyiségét mérve a szöghelyzet függvényében kapjuk az éles maximumokkal rendelkező, rezonanciagörbére emlékeztető módusspektrumot. Ennek kiértékelése során Gauss-illesztés felhasználásával számítjuk a pontos rezonancia szögértékeket, amik alapján a hullámvezető réteg vastagsága és törésmutatója nagy pontossággal meghatározható.

Idegentest detektálás az ALPS rendszerrel a Paksi Atomerőmű II.blokkján

Sorosánszki István IV. évf .
Témavezető: Dr. Pór Gábor

Munkám során a Paksi Atomerőmű II.blokkjának primerkörében elhelyezett gyorsulásmérő detektorok által mért akusztikus jelek feldolgozását végeztem az ALPS idegentest detektáló rendszer segítségével. Az ALPS rendszer fontos sajátossága, hogy javítja az elmulasztott- és a téves riasztások arányát, mely arányok meghatározása nehézkes minden idegentest detektáló rendszer számára.
Először az ALPS rendszer elméleti alapjait verifikáltam a mérések segítségével. Tanulmányoztam az ütésvizsgálatok során keletkező jelek karakterisztikáját, és az ALPS rendszer feldolgozó részének matematikai oldalát. Az ALSPS szoftvere a szekvenciális valószínűségi hányados tesztet az autoregressziós modell által fehérített jelekre alkalmazza.
A rendelkezésre álló szoftver segítségével megvizsgáltam a 2001. 04. 12-én végzett ütésvizsgálat során rögzített akusztikus jeleket, amelyek referenciaként szolgálnak a reaktor üzeme folyamán felvett jelek kiértékeléséhez. Harmadik lépésben az üzemben lévő reaktor 2001. 06. 18-2001. 06. 20. között regisztrált eseményeit vizsgáltam.
A referenciául szolgáló akusztikus jelek feldolgozásánál megbizonyosodtam az autoregressziós modell, és a szekvenciális valószínűségi hányados teszt hatékonyságáról. Megmutattam, hogy az olyan gyenge jelek, amelyeknél az eljárás nélkül a jelenlévő háttérzaj miatt nehezen észlelhetők, a rendszerben alkalmazott módszer nagy biztonsággal felismeri az eltérő statisztikájú eseményt.
A reaktor működése során felvett jelek között felfedeztem több olyat, melyekben szinuszos összetevő jelenik meg, ami elektromos háttérzajtól származik. Ezeket a mérések során sikerrel különítettük el a többi zajtól. A reaktor működése közben rögzített jelek másik csoportjánál olyan eseményeket találtam, amelyek a primerkör melegági tolózár szelepeinek kotyogásával azonosíthatók.

 Sóolvadékos reaktorkoncepció termohidraulikai kérdései

Yamaji Bogdán V. évf., mérnök fizikus szak
Konzulens: Dr. Csom Gyula, Dr. Aszódi Attila, Nukleáris Technikai Intézet

Közismert, hogy a világ energiatermelésének nagyrészét adó fosszilis energiahordozók felhasználása milyen környezeti ártalmakat okoz, illetve az emberiség jövőjét is nagyban befolyásoló hatásokkal jár (globális felmelegedés, ózonlyuk). Az energiahordozó-készletek végessége és a világ növekvő energiaigénye ugyancsak az egyéb energiahordozók felhasználási arányának növelését teszi szükségessé. Egyik ilyen, már jólbevált lehetőség az atomenergia-hasznosítás. Azonban az ezzel együtt felmerülő kérdések is jól ismertek. Az atomerőművek működése során többek között erősen radioaktív, hosszú felezési idejű transzurán elemek és hasadási termékek keletkeznek, melyek a kiégett üzemanyag és a nagyaktivitású hulladékok kezelésénél, tárolásában, a bioszférától való elszigetelésében okoznak nehézségeket. A ma jellemző, a természetes uránkészleteket mindössze 0,5-0,7% hatásfokkal hasznosító eljárások mellett a nukleáris energiahordozó-készletek is mindössze 50-100 évre elegendőek. 
Ezekre a problémákra jelenthet megoldást a transzmutáció és a készletek jobb  hatásfokú hasznosítása. Az atommagok magreakciókkal való mesterséges átalakításával a hosszú felezési idejű izotópok rövid felezési idejűekké vagy stabilakká alakíthatók, mindeközben energiát is elő lehet állítani. A transzmutációt a mai korszerű üzemanyagciklusokba beültetve és az urán-tórium ciklusra alkalmazva pedig akár nagyságrendekkel növelhető az üzemanyag-hasznosítási hatásfok.
Már az 1950-es években felmerült a sóolvadékos reaktorok tervezésének gondolata; előbb csak szaporító majd transzmutációs céllal. Előnyeiként említhető, hogy mivel az üzemanyag folyékony, lehetővé válik az üzemelés alatti folyamatos fűtőanyag-processzálás. Bizonyos sóolvadékokkal nagyon magas hőmérsékletek érhetők el, ezzel együtt jó hőátadási tulajdonságaik vannak, és normál légköri nyomáson alkalmazhatók hűtőközegként.
Kísérleti tapasztalat viszonylag kevés van a sóolvadékos reaktorokkal kapcsolatban. A szakirodalomban található sóolvadék-kompozíciók (7LiF - BeF2 szállítóközegben plutónium- és/vagy aktinida-fluorid oldva, illetve PbCl2-NaCl szállítóközegben plutónium- és/vagy aktinida-klorid oldva) fizikai-kémiai tulajdonságait főleg az 1960-as években az amerikai Oak Ridge National Laboratory-nál végzett MSRE (Molten Salt Reactor Experiment) kísérletekből, illetve orosz sóolvadékos kísérleti hurkokon végzett mérésekből ismerhetjük. Ma világszerte folynak a témában kutatások, hiszen ezek a rendszerek rengeteg új kérdést vetnek fel fizikai, radiokémiai, termohidraulikai és egyéb területeken, tulajdonságaik nagymértékben különböznek az energetikában általánosan alkalmazott és már jól ismert víz, víz-gőz rendszerekétől.
TDK dolgozatomban a sóolvadékos reaktor termohidraulikájával kapcsolatos problémákat foglalom össze. Feldolgozom a vonatkozó nemzetközi szakirodalmat, és bemutatom termohidraulikai számításaim eredményeit.