Anyagtudományi Őszi Iskola

8 Oct 2014, 12:00 → 10 Oct 2014, 15:00 Europe/Budapest

Konferenciaterem (Mátrafüred)

Az Eötvös Loránd Fizikai Társulat Anyagtudományi és Diffrakciós Szakcsoportja 2014-ben is megszervezi az immár hagyományossá vált Őszi Iskolát.
Az idei iskola témája: "Az energetika anyagtudományi kérdései"

 Modern világunk fenntartásához és működéséhez óriási mennyiségű energia szükséges, és az energiaszükséglet egyre növekszik. A hagyományos, fosszilis energiahordozók (szén- és kőolajszármazékok) elégetésén alapuló technológiák iránti igényt mindinkább felváltja a megújuló energiaforrások (nap-, víz-, szélenergia, biomassza) valamint a nukleáris és fúziós energiaforrások által biztosított energia iránti igény. Az energetika területén is számos technológiai, anyagtudományi kérdés merül fel, ugyanis egy rendkívül szerteágazó és dinamikusan fejlődő területről beszélünk. Az  energiatermelés, az energiahasznosítás, energiatárolás, -elosztás, -továbbítás, hulladékkezelés mind külön szakterületet képvisel, ugyanakkor minden területen adódik kihívás az anyagtudósok számára. Az iskola célja az ezen területekhez kapcsolódó speciális  anyagtudományi kérdések körüljárása,  technológiai kihívások áttekintése, illetve azon kutatások bemutatása, amelyek kapcsolódnak az energiatermelés és az energia hatékony felhasználásának témaköreihez.

  Idén is megőrizzük az Őszi Iskola hagyományos felépítését, ezért meghívott előadók tartanak hosszabb, összefoglaló jellegű előadásokat, főleg PhD ill. diplomázó hallgatóknak. Részletes programot később küldünk.
  Emellett várjuk azon kollégák jelentkezését, akik rövidebb előadást kívánnak tartani a szakterület kurrens témáiról vagy saját, akár kicsit más témájú eredményes kutatásaikról.
  Nagy szeretettel várunk határontúli kollégákat is, akiknek költségeit igyekszünk megtéríteni.

Wednesday, 8 October

14:00 Iskolaköszöntő

Újfalussy Balázs és Gubicza Jenő

1 A megújuló energiaforrások fizikai korlátai

Nagyon erős politikai-társadalmi elvárás övezte az utóbbi években a megújuló energiatermeléssel kapcsolatos fejlesztéseket és beruházásokat abban a reményben, hogy a fosszilis energiahordozók a közeli jövőben nagyrészt kiválthatóak lesznek. Világossá vált azonban, hogy a várakozások nagy részben túlzóak voltak, az alternatív források fizikai korlátai (alacsony energiasűrűség, ingadozó hozzáférés, váratlan környezeti hatások, stb.) nagy fejtörést okoznak az energetikusoknak. Számszerű adatokkal szeretném demonstrálni, miért nem jelentenek igazi alternatívát a ma elterjedt technológiák. A megoldás nyilvánvaló módon az olcsó, ipari méretű energiatárolás megoldása lenne, de ez még szintén várat magára.

Speaker: Dr Imre Jánosi (ELTE Fizikai Intézet)

2 Atomreaktorok szerkezeti anyagai - rövid áttekintés a sugárkárosodás mechanizmusáról és a fejlesztési irányokról

Speaker: Dr Ákos Horváth (MTA EK)

15:30 Kávészünet

3 Atomerőművi fűtőelemek burkolatának integritása

Az atomreaktorok szerkezeti anyagainak extrém körülmények (sugárzás, magas hőmérséklet és nyomás) között kell megfelelniük a biztonsági követelményeknek. Az atomerőművi fűtőelemek cirkónium ötvözetekből készült burkolata fontos védelmi gátat képez, hiszen megakadályozza a radioaktív izotópok kikerülését a hűtőközegbe. Az előadásban azokról a folyamatokról lesz szó, amelyek a burkolat integritását veszélyeztetik normál üzemi, üzemzavari és baleseti körülmények között.

Speaker: Dr Zoltán Hózer (MTA EK)

4 Nagyentrópiás ötvözetek

Speaker: Dr Lajos Varga (MTA Wigner FK)

5 Gőzmérés-PA Zrt. Gőzmérési rendszerének korszerűsítése

Speaker: Gábor Balogh (Debreceni Egyetem)

Thursday, 9 October

6 A BNC és a CERIC-ERIC kutatási infrastruktúrák

A Budapesti Kutatóreaktor Magyarország egyik legnagyobb kutatási infrastruktúrája, amelyet az MTA EK üzemeltet. A Budapesti Neutron Centrum (BNC) célja a reaktor neutronnyalábjaira telepített mérőberendezésekkel nyújtható kutatási szolgáltatások koordinálása abból a célból, hogy kihasználtságuk minél színvonalasabb és hatékonyabb legyen. A BNC lehetőségeinek jobb kihasználása érdekében csatlakoztunk – az idén júniusban European Research Infrastructure Consortium (ERIC) címet elnyert – Central European Research Infrastructure Consortium (CERIC) elnevezésű szervezethez, melynek célja külső kutatók részére hozzáférést nyújtson szinkrotron- és neutronnyalábos, továbbá egyéb mikroszkopikus szondákkal végezhető analitikai, szerkezeti és képalkotó vizsgálatokhoz, a szükséges anyagmódosítási eljárásokhoz, a nanotechnológia, a környezet, az anyagtudomány, az élettudomány és a kulturális örökség területén. További küldetése világszínvonalú integrált szolgáltatás kialakítása, amely hozzájárul az európai tudomány és gazdaság fejlődéséhez. Jelenleg a CERIC-ERIC-nek 6 ország (A, CZ, I, RO, SRB, SLO) a megalapítója, Magyarország (H, HR, PL) jelenleg csak társult tagja. Az előadásban bemutatásra kerülnek a BNC-ben működő berendezések és ezek hozzájárulása az energiatudományok egyes kérdéseinek megválaszolásához.

Speaker: Dr Tamás Belgya (MTA EK)

7 A nukleáris energia radioaktív hulladékainak tárolási kérdései

A nukleáris üzemanyagciklus zárása a radioaktív hulladékok problémájának megoldását is jelenti. Az előadásban szó lesz a keletkező hulladékok besorolásáról, a felmerülő kérdésekről valamint a potenciális megoldásokról a Nemzetközi Atomenergia Ügynökség által ajánlott eljárásrendeknek, protokolloknak megfelelően. Kitekintést adunk a nemzetközi kutatásokról valamint a hazai helyzet is bemutatásra kerül.

Speaker: Margit Fabian (MTA EK)

10:10 Kávészünet

8 Harmadik generációs napelemek: újfajta megoldások a hatásfok növelésére

Az atomi szintű számítógépes szimulációk hasznosak lehetnek különböző anyagok tulajdonságainak kiszámítására, amelyek alkalmasak lehetnek a harmadik generációs napelemek alapanyagaként. Áttekintem azokat a legfrissebb eredményeket, amelyeket a közelmúltban értünk el, és elvezethetnek a mai megoldásoktól akár gyökeresen eltérő napelem cellákhoz.

Speaker: Dr Ádám Gali (Wigner FK & BME, Atomfizika Tanszék)

9 Széttartó nyalábú spektroszkópiai ellipszometria a vékonyréteg napelemek gyártásához

A vékony filmek gyártási folyamatainak fejlesztése szinte minden szakaszában roncsolásmentes analitikai eszközöket igényel. Ez hangsúlyozottan igaz a fotovoltaikus (photovoltaic, PV) panelek fejlesztése és a gyártósorok beállítása során. Ebben az esetben a rétegvastagságok, a mikro-szerkezet, az összetétel, a rétegek optikai tulajdonságai, ill. ezek homogenitása a legfontosabb paraméterek. Fontos hangsúlyozni, hogy az egyébként hullámhosszfüggő dielektromos függvények, az egyes összetevő anyagok esetében egy maroknyi hullámhossz-független paraméterrel is leírhatóak, amelyek változásai képesek követni a rétegek folyamat-közbeni változásait. Az ennek eredményeképpen létrejövő adatbázis, a spektroszkópiai ellipszometriával párosítva (kifejlesztve a megfelelő multi-film optikai modelleket) lehetővé teszi on-line (esetleg in-situ, real-time) módon a pontról-pontra térképezést, valamint in-line módon a vonalról-vonalra való képalkotó térképezést. Az előadás megpróbálja áttekinteni a különböző PV-rétegek (tükröződésmentes bevonatok, átlátszó vezető oxidok (TCO), multi-dióda-szerkezetek, abszorber és ablak rétegek, hátsó-reflektorok) vizsgálatainak eredményeit, melyek megalapozzák a vékony filmek összetevőinek (CdTe, CIGS, vékony Si, és TCO rétegek) a meglévő adatbázisait (dielektromos függvények). Az off-line, pontról-pontra feltérképezés hatékony lehet a napelemek teljes körű laboratóriumi fejlesztése során az inhomogenitások jellemzésére, de nagyon lassú on-line módban, amikor csak 15 pont érhető el (1 percen belül) egy szabványos 60x120 cm-es, mozgó panel esetén. Az elmúlt évek során [1, 2] az MFA-ban egy új műszer-típust fejlesztettünk ki, amely egy vonal-képet szolgáltat spektroszkópiai ellipszometria (wl = 350-1000 nm) segítségével. Korábbi verziójában egy 30 pontból álló vonal-képet lehetett gyűjteni 10 sec alatt 15 cm szélességű PV-modulokon [3, 4]. Ebben az évben építettünk meg egy 30 és egy 60 cm széles széttartó nyalábú ellipszométert, amelyek sebessége eléri a „hagyományos” ellipszométerek 1-pontos sebességét. (Vagyis amíg azok 1 pontot mérnek meg, az új berendezés egyszerre 30-at!) Így 1800 pontot lehet feltérképezni egy 1 perc alatt egy 60x120 cm-es PV-panel vagy rugalmas „roll-to-roll” hordozón. *** [Ezt a munkát egy EU-s ENIAC (E450EDL) és egy hazai KMR (KMR_12_1_2012_0225) projekt támogatta.] *** [1] C. Major, G. Juhasz, Z. Horvath, O. Polgar, M. Fried, PSS (c), 5, 5 (2008). [2] G. Juhász, Z. Horváth, C. Major, P. Petrik, O. Polgar and M. Fried, PSS(c), 5, 5 (2008). [3] M. Fried, G. Juhász, C. Major, P. Petrik, O. Polgár, Z. Horváth, A. Nutsch, Thin Solid Films 519, 2730 (2011). [4] M. Fried, G. Juhasz, C. Major, A. Nemeth, P. Petrik, O. Polgar, C. Salupo, Lila R. Dahal, R. W. Collins, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 1323, DOI: 10.1557/opl.2011.820. (2011).

Speaker: Dr Miklós Fried (MTA TTK)

10 Alacsonydimenziós struktúrák a GaAs-alapú napelemek hatásfoknövelésében

Speaker: Dr Ákos Nemcsics (Óbudai Egyetem)

11 Fémmel adalékolt SiC nanokristályok előállítása és vizsgálata

Speaker: Mr Gyula Károlyházy (MTA Wigner SZFI)

12:50 Ebédszünet

12 Mit tehet az anyagtudomány a "Hidrogén gazdaság" eredményességéért?

Speaker: Dr József Margitfalvi (Magyar Hidrogén és Tüzelőanyag-cella Egyesület)

13 Hidrogén ellőállítás vízbontással újrahasznosítható anyagok segítségével

A vízbontás módszereit tekintjük át, majd részletezzük a gyakorlatban is hasznosítható anyagok hidrolízisének folyamatát.

Speaker: Dr Lajos Varga (Mta Wigner SZFI)

14 Üzemanyag elemek - villamos energia nagy hatásfokkal

Speaker: Dr József Tóth (Institute for Nuclear Research)

16:10 Kávészünet

15 Fémhabok mint az energiatárolás és az energiaelnyelés anyagai

Speaker: Dr Norbert Babcsán (Aluinvent Zrt.)

16 Az energiatárolás anyagtudományi kérdései

Speaker: Dr György Kaptay

Friday, 10 October

17 Új irányok a napenergia villamos hasznosításában

Speaker: Dr István Szabó (DE Fizikai Intézet)

18 Excitonos állapotok vizsgálata polidiacetilén-láncokban

A szerves, polimer alapú napelemekben a kötött elektron-lyuk párok (excitonok) alakíthatók elektromos árammá a fotovoltaikus effektus révén. Célunk a polidiacetilén-láncokra kapott kísérleti mennyiségek (pl. alacsony energiás spektrum, alapállapoti monomer struktúra, excitonos állapot tulajdonságai) reprodukálása egy konzisztens elméleti modell keretében. Az elektronok effektív, árnyékolt Coulomb-kölcsönhatás a Hubbard--Ohno-potenciál segítségével írható le, míg az adiabatikus rácstorzulás a Peierls-potenciállal vehető figyelembe. Az előadsában bemutatjuk a numerikus számolásokkal kapott eredményeket.

Speaker: Mr Gergely Barcza (MTA WIGNER FK)

19 Anyagtudományi kihívások a fúziós reaktor építésénél

A fúziós reaktor kísérletek olyan szintre érkeztek, mikor mind a plazmával érintkező, mind a szerkezeti anyagok tulajdonságai kritikusak. Az első kategóriában a hőterhelés és gázelnyelés, míg a másodikban a neutron roncsolásnak való ellenállás a legfontosabb probléma. Az előadásban áttekintjük milyen elvárásoknak kell(ene) megfelelni ezeknek az anyagoknak, milyen megoldások vannak ma és milyen irányban folynak fejlesztések.

Speaker: Dr Sándor Zoletnik (MTA Wigner RMI)

10:40 Kávészünet

20 Lézerfúzió: A pozitív hozamtól a reaktorig

Speaker: Dr István Földes

21 Szupravezető-Fém vékonyrétegek kvázirészecske spektruma

Az előadás során először röviden ismertetem a Kohn-Sham-Bogoliubov-deGennes egyenleteknek a többszörös szórás módszerére alapozott megoldását, majd alkalmazom az NbAu vékonyrétegekre. Bemutatom az aranyban a kritikus hőmérséklet alatt az Andreev állapotok kvázi-sávszerkezetét. A kapott eredmények felhasználásával megmutatom, hogy a kompozit rendszer kritikus hőmérséklete hogyan számolható ki és hogy a számolt értékek a kisérletekkel nagyon jó egyezésben vannak.

Speaker: Balázs Ujfalussy (MTA WIGNER FK)

12:00 Zárszó

Szabó István