%\def\path{/GW}\input{\path/SW/Latex/commons/RemoteGWinput.page} % remote stahovani zdrojaku a obrazku
\def\path{/GW}\input{\path/SW/Latex/commons/LocalGWinput.page} %
%\def\path{wikidata}\input{\path/SW/Latex/commons/LocalGWinput.page} % na lokalnim stroji
\input{\path/SW/Latex/commons/preamble.page}
\input{\path/SW/Latex/commons/packages.page}
\bibliography{\path/root/golem,\path/root/others}
\def\out#1{}
\begin{document}
\title{Vysokoteplotní plazma na tokamaku GOLEM}
\author{Skupina tokamaku GOLEM}
\date{Verze: \today}
\maketitle
\out{\begin{abstract}
\noindent Cílem úlohy je základní seznámení s fyzikálně-technologickou problematikou generace vysokoteplotního plazmatu v nádobách
s magnetickým udržením - tokamacích - a změření základních fyzikálních parametrů popisujících plazma:
proud plazmatem $I_p$, elektronovou teplotu $T_e$,
dobu udržení $\tau_{E}$ a parametry, při nichž dochází k průrazu neutrálního plynu do plazmatu. Úloha také slouží k nácviku dálkové operace komplexní experimentálním zařízením, správnému časovému rozvržení experimentu a vytěžení užitečné informace z velkých objemů experimentálních dat.
\end{abstract}}
\section{Pomůcky}
Zařízení pro generaci a udržení vysokoteplotního
plazmatu - tokamak GOLEM, pracovní plyn - vodík, $U_{l}$ cívka,
$B_t$ cívka, Rogowského pásek, fotodioda, H$_\alpha$ filtr, měrka vakua, datový sběr, osciloskop Tektronix.
\section{Teoretický úvod}
\GWinput{TrainingCourses/Commons/latexzdr.page}
\alibicz
\subsection{Plazma}
\GWinput{Theory/Tokamaks/PlasmaPhysics/TokamakPlasma/latexzdr.page}
\PlazmaIntroDef
\subsection{Tokamak}
\GWinput{Education/SS/Tokamaks/latexzdrTSS.page} % zmena !!
\WrapFigZakladniKonceptTokamaku
\FuzeTokamak
\TokamakZakladniPopisTMSS % zmena !!
\subsection{Základní parametry plazmatu - elektronová teplota $T_e$, elektronová hustota $n_e$}
\GWinput{Education/ExperimentMenu/BasicTokamakMeasurements/CentralElectronTemperatureSpitzerFormula/latexzdr.page}
\theoryGP_JK
\out{\subsection{Průraz plazmatu (Paschenův zákon)}
\GWinput{Education/ExperimentMenu/BasicTokamakMeasurements/PaschenLaw/latexzdr.page}
\WrapFigAvelancheCascade
\content}
\subsection{Energetická rovnováha plazmatu - ohmický příkon $P_{OH}$, energie plazmatu $W_{p}$ a doba udržení $\tau_E$}
\GWinput{Education/SS/Tokamaks/latexzdrESS.page}\content %zmena !
\GWinput{Tokamak/EngineeringScheme/latexzdr.page}
\GOLEMparms
\section{Experimentální uspořádání a postup měření}
\subsection{Tokamak GOLEM - technologické schéma}
\tokamakGOLEMbasechar
\GWinput{Tokamak/EngineeringScheme/PrvniUroven/latexzdr.page}
\FigZakladniKonceptGOLEM
%\GolemEngSetup
\GWinput{HowTo/DischargeScenario/latexzdr.page}
%\subsection{Tokamak GOLEM - nastavení plazmatického výboje}
%\GWinput{Tokamak/RemoteControl/latexzdr.page}
%\NastaveniVyboje
\subsection{Tokamak GOLEM - základní diagnostika}
\GWinput{Education/SS/Tokamaks/latexzdrDSS.page} % zmena !
\GolemBaseDiagnosticsAll
\subsection{Měření základních parametrů komory}\label{komora}
\GWinput{Education/SS/Tokamaks/latexzdrZPSS.page}\content % zmena !
\subsection{Měření proudu plazmatem $I_{p}$}
\GWinput{Education/SS/Tokamaks/latexzdrPPSS.page}\content % zmena !
\section{Pracovní úkoly}
\begin{enumerate}
\setlength{\itemsep}{-2pt}
\item \underline{V domácí přípravě} se naučte manipulaci se vzdálenými datovými soubory, \href{http://golem.fjfi.cvut.cz/wiki/TrainingCourses/KFpract/index}{viz (\cite{gw:KFpraktdopr})}. Pokud máte
možnost, přineste si s sebou na měření notebook, na kterém máte tyto funkce manipulace se vzdálenými soubory dat zprovozněné. Na stejné stránce najdete přidělené web rozhraní, ze kterého budete ovládat tokamak. Seznamte se s ním.
\item \underline{V laboratoři tokamaku} se seznamte fyzicky s tokamakem GOLEM a zmapujte na něm jeho základní prvky: komoru, transformátorové jádro, cívky toroidálního magnetického pole, primární cívky, čerpací systém, energetický zdroj, kondenzátorové baterie, systém napouštění pracovního plynu, řídící systémy, datový sběr a server.
Prověřte funkci jednotlivých komponent infrastruktury tokamaku:
\begin{enumerate}
\setlength{\itemsep}{-2pt}
\item vypněte a zapněte čerpání tokamaku,
\item napusťte do tokamaku pracovní plyn,
\item vyzkoušejte předionizační trysku.
\end{enumerate}
\item \underline{V laboratoři tokamaku} osaďte tokamak základními diagnostickými prostředky (drát na měření napětí na závit, cívečka měření toroidálního magnetického pole, Rogowského pásek pro měření $I_p$ a fotodiodu s H$_\alpha$ filtrem), napojte vše na 4-kanálový osciloskop Tektronix a zaznamenávejte časové vývoje signálů jednotlivých diagnostik. Proveďte následující seznamovací experimenty (pro přístup k datům na vzdáleném serveru použijte metodu z pracovního úkolu č.1):
\begin{itemize}
\item Vygenerujte na tokamaku samostatné toroidální elektrické pole $E_t$ a zaznamenejte časový průběh napětí na závit $U_l(t)$. Z jeho průběhu a signálu z Rogowského pásku $I_{tot}(t)$ odhadněte z Ohmova zákona v prvním přiblížení odpor komory $R_{ch}$ se zanedbáním její indukčnosti.
\item Vygenerujte na tokamaku samostatné toroidální magnetické pole $B_t$ a zaznamenejte časový průběh napětí na měřící cívce $U_B(t)$.
\item Vytvořte komplexní zadání pro výboj (pracovní plyn + předionizace + toroidální elektrické pole + toroidální magnetické pole) v tokamaku a zadejte k provedení. Z napětí na závit $U_l(t)$ a průběhu proudu na Rogowského pásku $I_{tot}(t)$ vypočítejte časový vývoj proudu plazmatem $I_p(t)$ se zanedbáním jeho indukčnosti. Následně znázorněte časový vývoj elektronové teploty $T_e(t)$.
\end{itemize}
Všechny závislosti získané z improvizované diagnostiky srovnávejte s původním diagnostickým osazením tokamaku GOLEM.
\item \underline{Vzdáleným řízením z praktik} proveďte 10 výbojů, ve kterých se budete snažit pokrýt maximálně prostor parametrů (zadávejte co nejpestřejší spektrum parametrů výbojů), přičemž se pokuste dosáhnout co nejvyšší elektronové teploty.
%\item Z provedených výstřelů vyneste do grafu závislosti napětí při průrazu na $p_0$ hranici, kdy se podařilo prorazit plyn do plazmatu. De facto tím vynášíte Paschenovu křivku.
\item \underline{Doma, při zpracovávání výsledků:}
\begin{itemize}
\item Vytvořte tabulku 5 výstřelů s nejvyšší $T_e$ a u každého uveďte vámi vypočtené parametry: délku výboje, maximální proud plazmatem, maximální elektronovou teplotu, maximální ohmický příkon, maximální energii plazmatu a dobu udržení v době maxima energie plazmatu.
\end{itemize}
\end{enumerate}
\section{Poznámky}
\begin{enumerate}
\setlength{\itemsep}{-2pt}
\item Rozsah parametrů, které je možno volit při provozu tokamaku je jištěn, takže není nutné se obávat, že by mohlo dojít nějakou nevhodnou kombinací k poškození zařízení.
\item Bezpečnostní upozornění: připrava na výboj je indikována hlasovým upozorněním a světelnými výstražnými signály. Po jejich zaznění/rozsvícení je nutno bezpodmínečně opustit místnost tokamaku.
\item Kalibrační konstanta improvizovaného Rogowského pásku má hodnotu 1.1e7 A/V (integrační krok 2e-6 s).
\item Zařazení této úlohy do základních praktik KF FJFI je pro tým tokamaku GOLEM ctí a výzvou. Budeme velmi vděčni všem studentům, kteří úlohu absolvují, za připomínky a podněty, které by mohly vést ke zkvalitnění této úlohy v praktiku. Prosíme o jejich poslání na adresu \url{svoboda@fjfi.cvut.cz}. Jménem týmu předem děkuje Vojtěch Svoboda, vedoucí experimentu.
\end{enumerate}
\printbibliography
\end{document}
