Revision aa09eb29abad91333f12268fb1f91296fe17b3a0 (click the page title to view the current version)

TrainingCourses/Universities/CTU.cz/PRA2/index

Changes from aa09eb29abad91333f12268fb1f91296fe17b3a0 to cb9d328cbda161c5decb7a6dafebeb8a222b17b5

---
format:markdown
...

# Úvod

Tato stránka obsahuje instrukce a přídavné materiály pro studenty Základního fyzikálního praktika, kteří se připravují na úlohu 13, *Magnetic confinement of high temperature plasma at the GOLEM
tokamak*.  

**Seznámení s celým jejím obsahem je nutnou podmínkou pro zahájení měření experimentálních dat!**


# Sebrané odkazy

* **Aktuální návod** v angličtině [Magnetic confinement of high temperature plasma at the GOLEM tokamak](http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/Education/GMinstructions/extracts/Universities/CTU.cz/PRA2/docum.pdf) ([aktualizovaný vývojový diagram](http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/Education/ExperimentMenu/1stLevelBasic/ElectronEnergyConfinementTime/FlowChartSimple/fig/drawing.svg))
<!--- *  **Zastaralý** návod v češtině: [Uloha 13: Vysokoteplotní plazma na tokamaku GOLEM](/TrainingCourses/Universities/CTU.cz/PRA2/Archive/14/Basics/uloha13A.pdf) --->
* [Trénink manipulace se vzdálenými datovými soubory prostřednictvím gnuplot](http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/Handling/CompAlgSystems4Golem/gnuplot/training/index)
<!--<iframe src="http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/TrainingCourses/KFpract/evergreen/otazky?printable" width="100%"/>-->
* [Společná oblast pro různé tréninkové kursy na tokamak GOLEM (en)](http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/TrainingCourses/commons)
* [Návod k osciloskopu](http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/TrainingCourses/Universities/CTU.cz/PRA2/oscilloscope)
* [Standardní diagnostiky GOLEMu](http://golem.fjfi.cvut.cz/shots/32499/analysis_wave_i/BasicDiagnostics/basig_diagnostics_processed.csv) (zde pro výstřel \#32499)

# Produkční poznámky:
 * Měření probíhá na tokamaku GOLEM, přijďte rovnou tam (od vrátnice nalevo, pak kolem automatů napravo, pak rovně až ke dveřím na konci chodby, pak stále rovně dolů po schodech a nakonec v průjezdu doleva). A prosíme **<font color="red">přijďte včas, je to nutné pro kordinaci práce více skupin</font>**.
* V každé skupině si s sebou vezměte alespoň jeden počítač s připravenými skripty na hrubé zpracování dat.
* Případné dotazy směřujte na <a href=mailto:papoufil@fjfi.cvut.cz>Filipa Papouška</a> nebo <a href=mailto:svoboda@ipp.cas.cz>Ing. Jakuba Svobodu</a>.


# Příprava na měření

Tyto kroky projděte jeden po druhém, abyste se důstojně připravili na měření úlohy 13.

## 1. Základní povědomí o tokamaku
Přečtěte si kapitolu 3 v návodu, teoretický úvod do tokamaků, ať máte jisté povědomí o tom, co to je tokamak a k čemu slouží. Zodpovězte následující otázky:

* Co je to plazma?
* Jak v sobě tokamak plazma udržuje?
* K čemu by tokamak měl v budoucnu sloužit?
* Co jsou a k čemu v tokamaku slouží vakuová komora, cívky toroidálního pole a transformátor?

## 2. Provádění výstřelu na tokamaku GOLEM
Přečtěte si kapitolu 4 v návodu, popisující schéma tokamaku GOLEM a průběh výstřelu. Ověřte si, zda víte, které parametry budete pro každý výstřel nastavovat, co přesně kontrolují a jaký přibližně budou na plazma mít dopad.

Otevřete [webový velín GOLEMu](http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Sandbox+Group+01+&access_token=1d755ae2a07293752726a400cb74556b) a za pomoci náhodného klikání se v něm zorientujte. Můžete i zkusit zadat výstřel - protože tokamak není zapnutý, nic se tím nestane. Vojtěch Svoboda před zapnutím tokamaku vždy frontu požadovaných výstřelů maže, takže není možné takto předdefinovat výstřely do praktika samotného.

Ostré velíny pro jednotlivé skupiny:

<ul>
<li> Úterý :
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+01+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 01</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+02+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 02</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+03+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 03</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+04+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 04</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+05+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 05</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+06+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 06</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+07+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 07</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+08+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 08</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+09+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 09</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+10+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 10</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+11+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 11</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Utery+Group+12+&access_token=f3b196ef545497887491db3f8eb43882>Skupina 12</a>,
</li>
<li> Středa :
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+01+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 01</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+02+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 02</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+03+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 03</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+04+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 04</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+05+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 05</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+06+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 06</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+07+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 07</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+08+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 08</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+09+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 09</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+10+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 10</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+11+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 11</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Streda+Group+12+&access_token=2f7567819378dc9d15e48764189c2011>Skupina 12</a>,
</li>
<li> Čtvrtek :
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+01+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 01</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+02+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 02</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+03+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 03</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+04+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 04</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+05+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 05</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+06+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 06</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+07+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 07</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+08+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 08</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+09+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 09</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+10+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 10</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+11+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 11</a>,
<a href=http://golem.fjfi.cvut.cz/remote/control_room/?identification=Zakladni+praktika+KF+FJFI+2022+Ctvrtek+Group+12+&access_token=1ecd0152e3f45fc111ba09638640551d>Skupina 12</a>,
</li>
</ul>





## 3. Diagnostiky a online databáze výstřelů
Přečtěte si kapitolu 5 v návodu. Pak otevřete [online databázi](http://golem.fjfi.cvut.cz/shots/0/) výstřelů na GOLEMu a stránku si prohlédněte. Pro účely praktika budete přistupovat jak k signálům z této databáze, tak k datům naměřeným diagnostikami, které sami na tokamak pověsíte a jejichž napětí v čase zaznamená váš osciloskop. Je velice užitečné tuto databázi průběžně sledovat během experimentu, protože poskytuje přehled o vykonaných výstřelech.

## 4. Přístup k experimentálním datům

Zpracování dat z tokamaku GOLEM zahrnuje v hrubém obrysu dva kroky: stáhnout data z [online databáze GOLEMu](http://golem.fjfi.cvut.cz/shots/0/) a poté je zpracovat v programu dle vašeho výběru. MS Excel je pro tento účel nepraktický, neboť budete pracovat s přibližně 40 textovými soubory a ruční zpracování vám zabere mnoho času. Doporučujeme místo toho využít libovolného programovacího jazyku.

* Python: [jednoduchý skript na stažení a vykreslení dat](/TrainingCourses/Universities/CTU.cz/PRA2/scripts/2021-3-17_data_access.py)
* Python: [jednoduchý skript na stažení dat](/TrainingCourses/Universities/CTU.cz/PRA2/scripts/2022-05-04_data_access.py)
* obecně: [Shot homepage #35993](http://golem.fjfi.cvut.cz/shots/35993/), sekce Analysis

Vaším úkolem je mít již před praktikem připravený funkční skript, který dovede:

1. stáhnout z webu data z osciloskopu z libovolného výstřelu
2. vykreslit časový průběh těchto dat
3. stáhnout z webu data ze standardních diagnostik
4. vykreslit časový průběh těchto dat

Pro účely testování můžete využít signály z [výstřelu 35091](http://golem.fjfi.cvut.cz/shots/35091/) - příslušná data naleznete po rozkliknutí ikony složky nazvané "All Files" v řádku "Basic Diagnostics". Pro přístup k datům z jiného výstřelu stačí změnit v adresním řádku číslo výstřelu.


# Test porozumění úloze
Při praktiku se vás asistenti mohou (a nemusí) zeptat na otázky následujícího typu:

* Jaký hlavní fyzikální výsledek máme získat měřením? 
* Co je tokamak? Popište jeho hlavní součásti.
* Popište popořadě, co se v pořadí musí stát, aby v tokamaku vznikl plazmatický výboje v tokamaku.
* Popište základní diagnostiky tokamaku GOLEM: napětí na závit $U_{loop}$, měření toroidálního magnetického pole $B_t$, měření proudu plazmatem $I_p$ a měření intenzity vyzařování spektrální čáry $H_\alpha$.
* Popište předpokládaný časový průběh toroidální magnetické indukce $B_t$ a jak ji vypočítáme. Začněte u nabitého kondenzátoru v momentu připojení k cívce toroidálního pole a popište postupně fyzikální závislosti veličin až k napětí, měřenému na cívečce pro měření $B_t$.
* Popište předpokládaný časový průběh napětí na závit $U_{loop}$ a jak jej vypočítáme. Začněte u nabitého kondenzátoru v momentu připojení k primáru transformátoru a popište postupně fyzikální závislosti veličin až k napětí, měřenému na závitu $U_{loop}$.
* Popište předpokládaný časový průběh proudu plazmatem $I_p$ a jak jej vypočítáme. Předpokládejte počáteční nárůst proudu plazmatem lineárního charakteru, který posléze přejde v konstantní průběh. Jak bude vypadat měřené napětí na Rogowského cívce?
* Popište (schematicky) postup zpracování dat pro výpočet základního odhadu elektronové teploty plazmatu v centru komory.



# Slovo vedoucího tokamaku GOLEM

> Přátelé, velmi by vás ctilo, kdybyste přišli TAK připraveni, že už v průběhu měření budete schopni získaná data zpracovávat v nějakých předem doma připravených skriptech. Je třeba, abyste na svých počítačích udělali udělali nějaký, třeba i hrubý, odhad klíčových milníků této úlohy, např. odporu komory či finální elektronové teploty dle [vývojového diagramu](http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/Education/ExperimentMenu/1stLevelBasic/ElectronEnergyConfinementTime/FlowChartSimple/fig/drawing.svg). Pracovat prostě v reálném čase. Získávat a skladovat data v režimu "doma/na koleji to dotáhnu/dopočítám/zanalyzuji" je téměř na nic a dramaticky podkope efektivitu vaši práce. Tato vlastnost se vám bude velmi velmi hodit ve vaši případné budoucí badatelské kariéře a každý schopný vedoucí si toho dobře všimne a bude to kvitovat.
>
> -- V. Sv.