на стеллараторе
Вчера у нас был необычный день: мы прямо с утра загрузились вчетвером в машину Димы и Алёны и поехали в Грайсфальд в Институт Физики Плазмы. Тамара tau_tau, которая там работает, и которую я до вчерашнего дня знала только через ЖЖ, пригласила приехать нас на день открытых дверей. И мы с удовольствием воспользовались этой возможностью: мы живем всего в часе езды от знаменитого на весь мир стелларатора Wendelstein-7X, а до сих пор его не видели. И мы весь день провели в Грайфсвальде, побывав на двух лекциях, на обеде во вьетнамской кафешке в центре и на экскурсии по стелларатору. Тамара, спасибо за приглашение! Как замечательно иметь друзей, работающих в таком месте! Нам всё очень понравилось и я рада, что мы (пусть даже коротенько) успели развиртуализоваться!
Далее в записи фото с моего и Диминого телефонов. Стелларатор мы видели, но, как вы можете представить, внутрь полости для плазмы гостей не пускают, а сам стелларатор плотно замотан в разные кожухи и систему труб водного охлаждения. Поэтому заглавное фото взято из Википедии. Вживую это очень впечатляюще!
День открытых дверей Институт Физики Плазмы не проводил давно: то ничего нельзя из-за ковида, то фаза экспериментов, и тогда уже не до посетителей, там все расписано. Мероприятие длилось с 10 до 17 часов и в нем участвовало очень много сотрудников: кто-то (как Тамара) водил экскурсии, кто-то читал лекции, кто-то проводил познавательные эксперименты для детей. Организовано все было очень хорошо и людей было прямо неожиданно много! Мы приехали за 5 минут до открытия дверей и там уже выстроилась длиннющая очередь. Среди посетителей было немало молодежи, и дети тоже были. Это очень важно - заинтересовать молодые кадры физикой, чтобы и дальше были люди, кто хочет быть не тик-токером или моделью, а заниматься фундаментальной наукой.
По совету Тамары мы не стали набирать буклеты и журналы про стелларатор, а сразу же пошли занимать места на первую лекцию и засели в самом первом ряду.
Из Википедии: Стеллара́тор - тип реактора для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Название происходит от лат. stella - звезда, что должно указывать на схожесть процессов, происходящих в стеллараторе и внутри звёзд. Это замкнутая магнитная ловушка для удержания высокотемпературной плазмы. Принципиальное отличие стелларатора от токамака заключается в том, что магнитное поле для изоляции плазмы от внутренних стенок тороидальной камеры полностью создаётся внешними катушками, что, помимо прочего, позволяет использовать его в непрерывном режиме. Интересное совпадение: известный немецкий токамак стоит в Гархинге, где работал С., но там он на экскурсии не был.
\
В зале около 200 посадочных мест и на первой лекции зал был набит битком. Хорошо, что мы сразу пошли туда, иначе сидеть было бы уже негде.
Поскольку конфигурации стеллараторов делают их сложными для создания, сегодня большинство устройств для термоядерного синтеза представляют собой токамаки. В настоящее время функционируют около 60 токамаков и 10 стеллараторов. Оба типа реакторов (и токамак, и стелларатор) имеют свои преимущества. Токамаки лучше поддерживают высокую температуру плазмы, а стеллараторы лучше обеспечивают ее стабильность. Сейчас более распространены токамаки, но все же возможно, что однажды предпочтение при создании термоядерных энергетических установок будет отдано стеллараторам. Все сотрудники Института в Грайсвальде (около 450 человек на данный момент) работают над тем, что стелларатор "выстрелил".
В программе дня было три лекции. Мы сначала собирались только на первую, но остались и на вторую тоже. Итого с 10:15 до 12:30 мы пробыли в лекционном зале, слушая доклады.
Einführungsvorträge zur Kernfusion und Wendelstein 7-X
10:15 Uhr, Prof. Thomas Klinger
„Fusionsforschung im Fokus der zukünftigen Energieerzeugung“
11:30 Uhr, Prof. Olaf Grulke
„Wendelstein 7-X - experimentieren mit dem modernsten Stellarator der Welt“
15:00 Uhr, Dr. Andreas Dinklage
„Wendelstein 7-X - zentraler Baustein der gegenwärtigen Fusionsforschung“
Первый доклад нам понравился, пожалуй, больше, чем второй. По содержанию они были оба нормальные, но первый лектор был просто более живой и веселый. С другой стороны, я и второго лектора слушала с интересом, потому что мне скоро предстоит читать лекцию и делать доклад на немецком для защиты докторской. Первый лектор, кстати, показывал ровно тот же самый график с распределением источников энергии по годам, что я показываю в лекциях по разложению воды! А еще лектор ввёл понятие "шоколадная единица" энергии, и измерял в шоколадках энергию разных процессов.
После докладов мы взяли себе буклетов и журналось, потом немного прошлись по физическим экспериментам для широкой публики, но для нас там не было особенно ничего удивительно. Все же все четверо из нашей Ростокской делегации - к.х.н. и у всех было достаточно физики еще в Университетах. Мы с С. потом больше 10 лет проработали в Институте Физике в Ростоке, где я много лет вела физпраки, а С. так и вовсе в итоге стал доктором именно физ-мат наук :) Кстати, именно наш единственный доктор в компании потом на экскурсии задавал больше всего вопросов. С большим отрывов всех опередил по этому показателю! И с первым лектором тоже пообщаться успел.
Мы хотели пойти на экскурсию, но туда стояла огроменная очередь, которая еле-еле продвигалась, и мы приняли хорошее решение: переехали в центр города, пошли немного прогуляться и заодно пообедать. В Грайфсвальде мы все были, и не по одному разу, поэтому не ставили цели посмотреть новые достопримечательности. Я бы, конечно, с удовольствием бы купила значок с городом, ведь у меня такого еще нет в коллекции. Но ни по карте, ни по-настоящему никакие сувенирные мне не попались.
В тот день повсюду были какие-то празднества, кажется, пожарного коллектива, но мы не уверены. И на главной площади тоже были их палатки. А вот найти подходящее место на обед в центре оказалось труднее, чем мы думали. Очень много булочных и кондитерских, есть пиццерия, а вот если хочешь как-то обойтись без глютена, то все труднее.
В итоге мы очутились во вьетнамской кафешке. Мы с С. взяли одинаковое блюдо: боул с овощами и говядиной. И это оказалось очень вкусно! До поездки в Грайфсвальд мы вообще никак себе не представляли вьетнамскую еду, но оба остались довольны. Потом еще зашли в Юнге выпить кофе. Девушка на кассе прямо очень плохо нас всех понимала и путала все, что только можно. Вроде бы у меня уже очень давно нет проблем заказать кофе, меня все понимают. Ну, почти все :)
Эскурсию у нас вел постдок из Института: очень живой парень. Он водил нас по разных точкам. В некоторых из них он рассказывал сам, а где-то передавал группу другим людям, которые отвечали за отдельные части.
Что я себе очень хорошо уяснила, так это то, что стелларатор - это конструкционно очень сложный прибор и его строительство заняло многие годы. При этом, если вдруг выйдут из строя какие-то из несущих сверхпроводимых магнитных катушек, то придется все распаивать и смена может легко занять до 10-15 лет. И при этом стелларатор, который испытывается в Грайсвальде - это пока еще модельная установка. Если получится наладить термоядерный синтез, то промышленный стелларатор должен быть в 5 раз больше.
Слева нам девушка по имени Лаура рассказывает про электронно-циклотронные микроволновые установки для резонансного разогревания плазмы. 10 таких установок находятся в подвале здания. Справа наш гид демонстрирует модельный кусок стелларатора и объясняет, как из системы удаляются частицы гелия и сгенерированные нейтроны.
Стелларатор на удивление НЕ очень дорогой прибор: около 1.4 миллиарда евро, но это если учитывать только материалы. Фактически в его конструкции нет каких-то сверхдорогих материалов. Большая часть сделала из стали, легированной ванадием. Почему именно ванадием, мы так и не поняли, хотя С. пытался добиться ответа от экскурсоводов. Но поскольку прибор огромный и сложный и работают над ним люди из разных областей науки, то не все знали ответы на все вопросы. Мы так и не смогли ни от кого добиться, почему они вообще толкуют про зеркальную симметрию. В скрученном бублике, где живет плазма, по определению не может быть зеркальной симметрии. Это же хиральная система!
СХитрую форму стелларатора долго рассчитывали, и спаяли ее прямо в институте, используя полоски стали, изгибая ее в нужных направлениях. Современные технологии 3D печати очень помогли в создании прибора, особенно, когда нужно спаивать тонкие соединения.
А 1.4 миллиарда - это же только материалы. Учитывая, сколько лет и сколько сотрудников строят и исследуют стелларатор, суммарные расходы намного-намного больше. Но Институт наряду с Университетом Грайфсвальда - один из самых крупных работодателей в городе.
Еще одна часть экскурсии, посвященная разгонке частиц:
Мужчина из Америки говорил на отборной смеси английского и немецкого, примерно пополам. Но держался! Ай, молодец!
Зал управления экспериментом похож на ЦУП в Королеве, где я была на экскурсии еще в школе. Все эксперименты со стелларатором очень тщательно планируются, и фазы непосредственных запусков чередуются с фазами разработки, анализа данных и модификаций. Следующий эксперимент начнется уже в конце этого года. Первую гелиевую плазму на Вендельштайне получили в 2015 году, а в 2016 - первую водородную. Пока что все эксперименты на Вендельштайне проводятся не с тритием и дейтерием, а с обычным водородом, чтобы не нужно было иметь дело с потоком нейтронов. И в принципе плотности плазмы невысокие.
Последний эксперимент на Вендельштайне в феврале 2023 года позволил достичь энергий в 1.3 гигаджоуля и плазма прожила около 8 минут. Пока что это рекорд для стелларатора. Для термоядерной реакции важно тройное произведение = концентрация на температуру на время удержания (т.е. скорость утекания тепла) - n*T*tau. Стеллараторы имеют плохие значения tau и T при довольно неплохих значениях концентрации. И вот когда это тройное произведение превысит определенный порог, можно будет говорить об альтернативной энергетике на термоядерном синтезе. Это настоящий энергетический клондайк, вот только добраться туда очень непросто!
После лекции к нам подошел пообщаться немецкий дедушка, выглядящий похоже на Деда Мороза. Дедушка сетовал,что у любой ядерной энергии дурная слава, и люди боятся ее просто потому, что привыкли так думать, это закладывается с детства. Все так, что тут скажешь. Даже медицинские методы исследования и то никогда не называют ядерным магнитным резонансом, а то люди вообще не будут приходить...
Так и где же сам стелларатор-то на фотографиях? Он ниже, мы его видели, но только лишь кусочек, что можно рассмотреть за переплетениями проводов. И только металлический кожух, конечно.
Это был очень интересный день! И очень длинный: после Грайфсвальда С. предстояло собираться в командировку в Болонью, еще они с Димой изучали причины поломки посудомойки, а я угощала всю нашу компанию мороженым. Дима уже ночью всех развез: Алёну и Лору домой, С. на автовокзал. Я тоже прокатилась до вокзала проводить С.
Чувствую, нам надо еще ехать на стелларатор, чтобы получить ответы на все вопросы. И на токамак в Гархинге тоже было бы очень интересно попасть.
Далее в записи фото с моего и Диминого телефонов. Стелларатор мы видели, но, как вы можете представить, внутрь полости для плазмы гостей не пускают, а сам стелларатор плотно замотан в разные кожухи и систему труб водного охлаждения. Поэтому заглавное фото взято из Википедии. Вживую это очень впечатляюще!
День открытых дверей Институт Физики Плазмы не проводил давно: то ничего нельзя из-за ковида, то фаза экспериментов, и тогда уже не до посетителей, там все расписано. Мероприятие длилось с 10 до 17 часов и в нем участвовало очень много сотрудников: кто-то (как Тамара) водил экскурсии, кто-то читал лекции, кто-то проводил познавательные эксперименты для детей. Организовано все было очень хорошо и людей было прямо неожиданно много! Мы приехали за 5 минут до открытия дверей и там уже выстроилась длиннющая очередь. Среди посетителей было немало молодежи, и дети тоже были. Это очень важно - заинтересовать молодые кадры физикой, чтобы и дальше были люди, кто хочет быть не тик-токером или моделью, а заниматься фундаментальной наукой.
По совету Тамары мы не стали набирать буклеты и журналы про стелларатор, а сразу же пошли занимать места на первую лекцию и засели в самом первом ряду.
Из Википедии: Стеллара́тор - тип реактора для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Название происходит от лат. stella - звезда, что должно указывать на схожесть процессов, происходящих в стеллараторе и внутри звёзд. Это замкнутая магнитная ловушка для удержания высокотемпературной плазмы. Принципиальное отличие стелларатора от токамака заключается в том, что магнитное поле для изоляции плазмы от внутренних стенок тороидальной камеры полностью создаётся внешними катушками, что, помимо прочего, позволяет использовать его в непрерывном режиме. Интересное совпадение: известный немецкий токамак стоит в Гархинге, где работал С., но там он на экскурсии не был.
\
В зале около 200 посадочных мест и на первой лекции зал был набит битком. Хорошо, что мы сразу пошли туда, иначе сидеть было бы уже негде.
Поскольку конфигурации стеллараторов делают их сложными для создания, сегодня большинство устройств для термоядерного синтеза представляют собой токамаки. В настоящее время функционируют около 60 токамаков и 10 стеллараторов. Оба типа реакторов (и токамак, и стелларатор) имеют свои преимущества. Токамаки лучше поддерживают высокую температуру плазмы, а стеллараторы лучше обеспечивают ее стабильность. Сейчас более распространены токамаки, но все же возможно, что однажды предпочтение при создании термоядерных энергетических установок будет отдано стеллараторам. Все сотрудники Института в Грайсвальде (около 450 человек на данный момент) работают над тем, что стелларатор "выстрелил".
В программе дня было три лекции. Мы сначала собирались только на первую, но остались и на вторую тоже. Итого с 10:15 до 12:30 мы пробыли в лекционном зале, слушая доклады.
Einführungsvorträge zur Kernfusion und Wendelstein 7-X
10:15 Uhr, Prof. Thomas Klinger
„Fusionsforschung im Fokus der zukünftigen Energieerzeugung“
11:30 Uhr, Prof. Olaf Grulke
„Wendelstein 7-X - experimentieren mit dem modernsten Stellarator der Welt“
15:00 Uhr, Dr. Andreas Dinklage
„Wendelstein 7-X - zentraler Baustein der gegenwärtigen Fusionsforschung“
Первый доклад нам понравился, пожалуй, больше, чем второй. По содержанию они были оба нормальные, но первый лектор был просто более живой и веселый. С другой стороны, я и второго лектора слушала с интересом, потому что мне скоро предстоит читать лекцию и делать доклад на немецком для защиты докторской. Первый лектор, кстати, показывал ровно тот же самый график с распределением источников энергии по годам, что я показываю в лекциях по разложению воды! А еще лектор ввёл понятие "шоколадная единица" энергии, и измерял в шоколадках энергию разных процессов.
После докладов мы взяли себе буклетов и журналось, потом немного прошлись по физическим экспериментам для широкой публики, но для нас там не было особенно ничего удивительно. Все же все четверо из нашей Ростокской делегации - к.х.н. и у всех было достаточно физики еще в Университетах. Мы с С. потом больше 10 лет проработали в Институте Физике в Ростоке, где я много лет вела физпраки, а С. так и вовсе в итоге стал доктором именно физ-мат наук :) Кстати, именно наш единственный доктор в компании потом на экскурсии задавал больше всего вопросов. С большим отрывов всех опередил по этому показателю! И с первым лектором тоже пообщаться успел.
Мы хотели пойти на экскурсию, но туда стояла огроменная очередь, которая еле-еле продвигалась, и мы приняли хорошее решение: переехали в центр города, пошли немного прогуляться и заодно пообедать. В Грайфсвальде мы все были, и не по одному разу, поэтому не ставили цели посмотреть новые достопримечательности. Я бы, конечно, с удовольствием бы купила значок с городом, ведь у меня такого еще нет в коллекции. Но ни по карте, ни по-настоящему никакие сувенирные мне не попались.
В тот день повсюду были какие-то празднества, кажется, пожарного коллектива, но мы не уверены. И на главной площади тоже были их палатки. А вот найти подходящее место на обед в центре оказалось труднее, чем мы думали. Очень много булочных и кондитерских, есть пиццерия, а вот если хочешь как-то обойтись без глютена, то все труднее.
В итоге мы очутились во вьетнамской кафешке. Мы с С. взяли одинаковое блюдо: боул с овощами и говядиной. И это оказалось очень вкусно! До поездки в Грайфсвальд мы вообще никак себе не представляли вьетнамскую еду, но оба остались довольны. Потом еще зашли в Юнге выпить кофе. Девушка на кассе прямо очень плохо нас всех понимала и путала все, что только можно. Вроде бы у меня уже очень давно нет проблем заказать кофе, меня все понимают. Ну, почти все :)
Эскурсию у нас вел постдок из Института: очень живой парень. Он водил нас по разных точкам. В некоторых из них он рассказывал сам, а где-то передавал группу другим людям, которые отвечали за отдельные части.
Что я себе очень хорошо уяснила, так это то, что стелларатор - это конструкционно очень сложный прибор и его строительство заняло многие годы. При этом, если вдруг выйдут из строя какие-то из несущих сверхпроводимых магнитных катушек, то придется все распаивать и смена может легко занять до 10-15 лет. И при этом стелларатор, который испытывается в Грайсвальде - это пока еще модельная установка. Если получится наладить термоядерный синтез, то промышленный стелларатор должен быть в 5 раз больше.
Слева нам девушка по имени Лаура рассказывает про электронно-циклотронные микроволновые установки для резонансного разогревания плазмы. 10 таких установок находятся в подвале здания. Справа наш гид демонстрирует модельный кусок стелларатора и объясняет, как из системы удаляются частицы гелия и сгенерированные нейтроны.
Стелларатор на удивление НЕ очень дорогой прибор: около 1.4 миллиарда евро, но это если учитывать только материалы. Фактически в его конструкции нет каких-то сверхдорогих материалов. Большая часть сделала из стали, легированной ванадием. Почему именно ванадием, мы так и не поняли, хотя С. пытался добиться ответа от экскурсоводов. Но поскольку прибор огромный и сложный и работают над ним люди из разных областей науки, то не все знали ответы на все вопросы. Мы так и не смогли ни от кого добиться, почему они вообще толкуют про зеркальную симметрию. В скрученном бублике, где живет плазма, по определению не может быть зеркальной симметрии. Это же хиральная система!
СХитрую форму стелларатора долго рассчитывали, и спаяли ее прямо в институте, используя полоски стали, изгибая ее в нужных направлениях. Современные технологии 3D печати очень помогли в создании прибора, особенно, когда нужно спаивать тонкие соединения.
А 1.4 миллиарда - это же только материалы. Учитывая, сколько лет и сколько сотрудников строят и исследуют стелларатор, суммарные расходы намного-намного больше. Но Институт наряду с Университетом Грайфсвальда - один из самых крупных работодателей в городе.
Еще одна часть экскурсии, посвященная разгонке частиц:
Мужчина из Америки говорил на отборной смеси английского и немецкого, примерно пополам. Но держался! Ай, молодец!
Зал управления экспериментом похож на ЦУП в Королеве, где я была на экскурсии еще в школе. Все эксперименты со стелларатором очень тщательно планируются, и фазы непосредственных запусков чередуются с фазами разработки, анализа данных и модификаций. Следующий эксперимент начнется уже в конце этого года. Первую гелиевую плазму на Вендельштайне получили в 2015 году, а в 2016 - первую водородную. Пока что все эксперименты на Вендельштайне проводятся не с тритием и дейтерием, а с обычным водородом, чтобы не нужно было иметь дело с потоком нейтронов. И в принципе плотности плазмы невысокие.
Последний эксперимент на Вендельштайне в феврале 2023 года позволил достичь энергий в 1.3 гигаджоуля и плазма прожила около 8 минут. Пока что это рекорд для стелларатора. Для термоядерной реакции важно тройное произведение = концентрация на температуру на время удержания (т.е. скорость утекания тепла) - n*T*tau. Стеллараторы имеют плохие значения tau и T при довольно неплохих значениях концентрации. И вот когда это тройное произведение превысит определенный порог, можно будет говорить об альтернативной энергетике на термоядерном синтезе. Это настоящий энергетический клондайк, вот только добраться туда очень непросто!
После лекции к нам подошел пообщаться немецкий дедушка, выглядящий похоже на Деда Мороза. Дедушка сетовал,что у любой ядерной энергии дурная слава, и люди боятся ее просто потому, что привыкли так думать, это закладывается с детства. Все так, что тут скажешь. Даже медицинские методы исследования и то никогда не называют ядерным магнитным резонансом, а то люди вообще не будут приходить...
Так и где же сам стелларатор-то на фотографиях? Он ниже, мы его видели, но только лишь кусочек, что можно рассмотреть за переплетениями проводов. И только металлический кожух, конечно.
Это был очень интересный день! И очень длинный: после Грайфсвальда С. предстояло собираться в командировку в Болонью, еще они с Димой изучали причины поломки посудомойки, а я угощала всю нашу компанию мороженым. Дима уже ночью всех развез: Алёну и Лору домой, С. на автовокзал. Я тоже прокатилась до вокзала проводить С.
Чувствую, нам надо еще ехать на стелларатор, чтобы получить ответы на все вопросы. И на токамак в Гархинге тоже было бы очень интересно попасть.