sigmatau

sigmatau

пикабушник
Оставь надежду, всяк входящий деградировать.
поставил 2057 плюсов и 699 минусов
отредактировал 1 пост
проголосовал за 1 редактирование
11К рейтинг 543 подписчика 699 комментариев 17 постов 16 в горячем
70

Перевал Гранёный и два Кулагаша

(Я опять филоню с научпопом)

Это лето мы решили перезимовать в отрогах Катунского хребта, на реках Большой и Малый Кулагаш. Зачем? Моё желание достаточно просто: донести фотоаппарат до мест, где можно сделать такие фотографии (вид на запад с северной седловины перевала Гранёный):

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

А здесь озеро в среднем течении м. Кулагаша:

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Маршрут предполагал подъём от р. Кучерла по Большому Кулагашу, переход через перевал Гранёный (2а) и спуск по Малому Кулагашу. Дальше основная группа должна была пойти на Аккем и его притоки, а два человека (включая автора поста) планировали посмотреть на Кучерлинское озеро и по-быстрому сбежать. Вторую часть планов пришлось зарезать, но петля по Кулагашам оставила на редкость приятные впечатления.

Тропа вдоль Большого Кулагаша начинается с крепко сбитого мостика через Малый.

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

В среднем течении Большого Кулагаша туриста ждут приятные глазу водопады, пара красивых озёр и следы медведей.

Кажется, тропа везде проходит по орографически левому берегу реки. Мы дважды переправились с одной стороны на другую, и во второй раз автор этих строк был тщательно прополоскан в горной речке.

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост
Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост
Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

От нескольких озёр в верхнем течении реки идут маршруты к перевалам, ведущим в долины Тегеека (налево), Йолдо (прямо) и Малого Кулагаша (направо).

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Немного ночной съёмки. Тропа к нашему перевалу идёт по зелёным полочкам к маленькому снежнику в центре первой фотографии:

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Вот они, озёра. С двух сторон от тёмного озера есть стоянки, и это последнее место, где можно найти что-то, похожее на дрова.

(Привет группе из Новосибирска, которую мы здесь встретили).

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Если пройти мимо снежника, можно выйти ещё к одному шикарному озеру:

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост
Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост
Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Дальше нужно надеть кошки и пройти (удобнее по орографически правому краю) короткий отрезок ледника. Disclaimer: автор призывает не выходить на технические участки без соответствующего снаряжения.

Наверху будет два последних озера. Если требуется поставить лагерь в непосредственной близости от перевала — ну, здесь это можно сделать. При нормальной погоде и нормальном состоянии всех членов группы можно этого избежать, поднявшись от предыдущих озёр и пройдя перевал за один день.

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Старые отчёты предлагают обходить последнее озеро слева и подниматься к основной седловине. Но, кажется, они были написаны, пока ледника было больше. Сейчас выглядит разумным обойти озеро справа...

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

...вот, обходим и смотрим назад:

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

...И подняться на северную седловину — чуть выше, но нужно просто шагать по осыпному склону.

Вот он, перевал. Вид с северной седловины в сторону основной. Слева — долина Большого, справа — Малого Кулагашей.

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

В заголовке был вид на озёра верховья Малого Кулагаша почти с перевала. Безопасный спуск с перевала к Малому Кулагашу что от основной, что от северной седловины требует верёвки. Вот, автор поста по ней ползёт.

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Стоянки есть на ближайшем к перевалу озере. Спускаться удобнее, опять-таки, с северной седловины. Причина, кажется, снова в леднике. Вот как он выглядит в августе 2020:

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Вот он же в августе 1978 [http://www.tlib.ru/doc.aspx?id=32241&page=131].

Ледник очень сильно уменьшился, и выход от основной седловины к его краю стал гораздо большей головной болью. От северной же попадаешь на скальную осыпь. Ну, и идёшь себе.

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Усталого путника ждут новые ручьи, озёра и водопады.

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Прекрасная стоянка (с чем-то, похожим на дрова) есть на этом озере:

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост
Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

От среднего течения есть тропа, которая везде проходит по левому берегу реки.

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост
Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост

Невдалеке от места слияния Кулагашей кольцо замыкается. На этом заканчивается и сюжетная часть фотографий, и место в посте для них.

Ps. Сила Пикабу! Если ты знаешь тех, кто утратил военно-морским способом половник на Малом Кулагаше — его можно забрать на стоянке с координатами N49.979785, E86.272287. Стоянка отличная — вероятно, лучшая из того, что можно найти в среднем и нижнем течении Малого Кулагаша.

Перевал Гранёный и два Кулагаша Горы, Фотография, Туризм, Горный туризм, Алтай, Катунский хребет, Поход, Пейзаж, Длиннопост
Показать полностью 23
283

Ответ на пост «Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики» 

...или «О космических коленках»

Ответ на пост «Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики» Заброшенное, Лаборатория, Физика, Астрофизика, Наука, Космос, Ответ на пост, Длиннопост
Листаешь поутру пикабу, разглядываешь красивые картинки скелета от заброшенного хай-тека полувековой давности, и натыкаешься на абзац:

Был открыт излом - "быстрого (на протяжении пол-порядка по энергии) изменения показателя дифференциального энергетического спектра первичного космического излучения при энергии около 3*10^15 эВ по данным о дифференциальном спектре ШАЛ по числу частиц и по данным о зависимости среднего числа мюонов от числа частиц в ШАЛ". Честно говоря, не смотря на то, что википедия говорит, что - "этот результат имеет фундаментальное значение для физики космических лучей и астрофизики" я ни черта не понял, что это за излом, но надеюсь, что эта подземная лаборатория принимала в этом участие ,и я прикоснулся не просто к ржавеющим железкам, а к чему-то, что дало миру нечто полезное, фундаментальное.

Удивляешься: неужели в Википедии про это не написано доходчиво? А речь идёт вот об этом спектре [1]. Здесь нарисовано, сколько частиц, разогнанных почти до скорости света, пролетает мимо нас за какое-то время. Если говорить простыми словами — за день в участок площадью шесть соток из космоса летит два с половиной миллиона частиц с той же энергией, что и в Большом адронном коллайдере; тринадцать тысяч частиц с проектной энергией FCC; а ещё две частицы, у каждой из которых столько же энергии, сколько у крупной капли дождя. Если бы так продолжалось и дальше, раз в год в эти же шесть соток должна была бы целиться частица с энергией в десять раз больше — как у небольшой градины — но они прилетают только раз в два с половиной года.

Именно про этот излом на графике и идёт речь в цитате. Частиц с энергией выше 3000 ТэВ с ростом энергии падает быстрее, чем ниже этой границы. Прижилось название «колено», даже в русскоязычной научной литературе [2] (а у нас любят завернуть название построже). Вот он, обозначен словом «Knee»:

Ответ на пост «Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики» Заброшенное, Лаборатория, Физика, Астрофизика, Наука, Космос, Ответ на пост, Длиннопост

До вашей дачи эти частицы не долетают: сталкиваясь с молекулами атмосферы, они тратят свою энергию на рождение большого количества вторичных частиц. Тем тоже достаётся много энергии, они рождают следующее поколение, и так до тех пор, пока всё не долетит до земли. В результате одна частица рождает то, что называется широким атмосферным ливнем (ШАЛ). Если энергия частицы достаточно велика — ливень может накрыть город, возле которого стоят наши шесть соток, целиком.

Расчёт ливня показан на картинке в заголовке, схема — ниже. Картинки взяты из [3, 4]

Ответ на пост «Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики» Заброшенное, Лаборатория, Физика, Астрофизика, Наука, Космос, Ответ на пост, Длиннопост

Частицы разгоняются до таких энергий, в основном, на ударных волнах, возникших от взрыва сверхновой. Один переход через границу ударной волны, движущейся со скоростью 1% от скорости света, даёт частице лишний процент энергии [5]. Больше переходов — больше энергия частицы. Покинув остатки сверхновой, частица продолжит ускоряться и на других волнах, которых в межзвёздном пространстве в достатке.

Ответ на пост «Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики» Заброшенное, Лаборатория, Физика, Астрофизика, Наука, Космос, Ответ на пост, Длиннопост

Но откуда, всё-таки, колено? Что интересно, однозначного ответа нет; поиск подсказывает несколько возможных механизмов. Отделить правильные догадки от неправильных помог бы тестовый подрыв парочки сверхновых в области, доступной для установки измерительного оборудования, но отдел техники безопасности и охраны труда почему-то не разрешает подобные эксперименты.

Во-первых, частица не может ускоряться одной сверхновой бесконечно долго — когда-нибудь она потеряется. При разумных предположениях выходит, что внутри одной нормальной сверхновой самые быстрые частицы набирают, как раз, где-то 3000 ТэВ.

Во-вторых, частица, вылетевшая из сверхновой и летающая где-то по нашей галактике, может ускоряться в межзвёздных полях только до тех пор, пока она из галактики не вылетела. При энергиях меньше 3000 ТэВ галактические магнитные поля не дают частице улететь, а при больших — уже не могут. Частица такой энергии крутится по спирали, которая толще галактики. То есть, частицы больших энергий — межгалактические.

А, в-третьих, поверх этого неясно: нет ли поблизости лампочки, которая светит на этих 3000 ТэВах [6]?

Ответ на пост «Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики» Заброшенное, Лаборатория, Физика, Астрофизика, Наука, Космос, Ответ на пост, Длиннопост

...и это ещё не все модели.


Есть и ещё один интересный момент на графике спектра. Частицы с энергиями выше 5×10^19 эВ (3 Дж, как пуля из ижевской воздушки, только в одном протоне) исчезают.

Давным-давно, через 380 тысяч лет после Большого взрыва, Вселенная остыла до 3000 градусов, электроны приклеились к протонам, и космос, наконец, стал прозрачным. Свет со спектром чёрного тела, нагретого до 3000 градусов (см. лампочку накаливания), перестал постоянно поглощаться и заново излучаться, отклеился от вещества и полетел, куда придётся.

С тех пор вселенная растянулась в 1000 раз, энергия фотонов уменьшилась во столько же раз, и сейчас вы (при наличии нужного детектора, охлаждённого жидким гелием) можете наблюдать его в виде реликтового излучения: вокруг нас натянута сфера радиусом в 15 миллиардов световых лет, которая светится с температурой 2.7 градуса Кельвина.

Ответ на пост «Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики» Заброшенное, Лаборатория, Физика, Астрофизика, Наука, Космос, Ответ на пост, Длиннопост

И вот эти два одиночества — фотон, излучённый в первый момент, когда вселенная стала прозрачной; и протон, выпущенный сверхновой в другой галактике — при столкновении рождают пи-мезоны, тратя на них часть энергии протона. А значит, из-за пределов суперкластера Девы частиц с большей энергией прилететь не может. Эта безумная в своей эпичности история называется пределом Грайзена–Зацепина–Кузьмина, и на ней мои поверхностные знания по астрофизике заканчиваются.

А что до лаборатории возле МГУ — для наблюдения широких атмосферных ливней были построены куда более масштабные и продвинутые приборы. В России их, кажется, два: возле Байкала (https://taiga-experiment.info/) и в Якутии (https://ikfia.ysn.ru/unu-yakushal-html/). Там помех меньше и места больше.

Ответ на пост «Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики» Заброшенное, Лаборатория, Физика, Астрофизика, Наука, Космос, Ответ на пост, Длиннопост
Ответ на пост «Подземная советская лаборатория научно-исследовательского института ядерной физики» Заброшенное, Лаборатория, Физика, Астрофизика, Наука, Космос, Ответ на пост, Длиннопост
[1] https://www.physics.utah.edu/~whanlon/spectrum.html

[2] http://www.mathnet.ru/links/0372f3bdd56d5dadeb593ec10c989cd3...

[3] https://elementy.ru/nauchno-populyarnaya_biblioteka/431771/K...

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Air_shower_(physics)#/media/Fi...

[5] http://www.cosmic-ray.org/reading/uhecr.html#SEC2

[6] https://www2.ulb.ac.be/sciences/physth/Talks/Semikoz14.pdf

[7] https://ru.wikipedia.org/wiki/Местное_сверхскопление_галактик

Показать полностью 7
1490

Аутизм и ремонт

К термоядерной теме вернёмся в следующем посте. А тут – тема семейная, а потому тонкая. В сообществе есть изрядное количество постов о собственном опыте воспитания детей с аутизмом, кому-то и этот будет полезным.

Переезд – это гарантированная смена обстановки, привычек, распорядка и всех подобных рутин. Кто имел дело с расстройствами аутистического спектра, в этом месте представляет возможные боль и страдания.

Новостройка под самоотделку – это уникальная последовательность проблем, случающихся от кривых стен и кривых рук. Кто делал ремонт своими руками, в этом месте тоже представляет возможные боль и страдания.

В общем, мне случилось столкнуться с обеими упомянутыми вещами. В какой-то момент вырисовалась задача: сделать ремонт своими рукам так, чтобы он помог адаптации старшего сына с РАС, а не заставил его всего бояться. Знакомьтесь с героем поста: Юра, шести лет. Аутизм проявляется не так тяжело, чтобы беспокоиться о самообслуживании и обучаемости; но и не замечать не выйдет из-за ряда проблем с общением.

Аутизм и ремонт Аутистические расстройства, Дети, Ремонт, Родители и дети, Длиннопост

Действие первое: подготовка. Само собой разумеющихся разговоров на тему ремонта не хватит, если родной язык твоего собеседника – то ли квенья, то ли SQL-запросы, и ему интереснее собрать паззл, чем с тобой поговорить. Обычным решением было бы общение с помощью картинок. Радикальным – тренировка. Переклейка обоев в старом доме за четыре месяца до сдачи нового – занятие, в чём-то, бесполезное. Но – первый шаг – из-за неё возник интерес к тому, что в доме что-то может меняться.

Действие второе: дом сдан. Выглядит чертовски гостеприимно:

Аутизм и ремонт Аутистические расстройства, Дети, Ремонт, Родители и дети, Длиннопост

Напрашивается решение держать детей подальше: и чтобы меньше пылились, да и чтобы не крутились под ногами. Но было опасение, что Юра бы застрял на пороге готовой квартиры с твёрдым: «Нет». И дальше пришлось бы несколько недель (или месяцев, если бы не повезло) решать проблему стресса от непривычного и некомфортного места.

Раз так – даём в руки подходящий инструмент и подходящую задачу. Полновесную, не игровую – где-то отмерить, где-то разметить. В бригаде из двух кандидатов наук, мнса без степени, одного инженера и одного программиста стоит ожидать, что руки в среднем из задницы, а потому добавление шестилетки не должно слишком уж затормозить дело. Шаг второй: ребёнок чувствует, что делает что-то полезное для своей же комнаты, а раз так – придёт не в незнакомое место, а в самолично обустроенное логово.

И сразу третий шаг: можно выдать задачи на сильные стороны характера. Любишь цифры – держи рулетку, измеряй, прокачивай навык.

…вообще говоря, эти пункты и к обычным детям относятся.

Аутизм и ремонт Аутистические расстройства, Дети, Ремонт, Родители и дети, Длиннопост

Дальше – средства защиты. Шумных работ в ремонте много, перфоратор без дела не лежит. Аутисты обычно более чувствительны к шуму – не забываем взять защитные наушники.

…это и взрослых касается, если честно.

Если при первых эпизодах работы перфоратора Юра прятался в соседних комнатах, то через пару недель, завидев человека с шумным инструментом, брал с деловым видом наушники и наблюдал с расстояния в три-четыре метра. Дошло до того, что после разделки доски ламината снял наушники и выдал: «Ну вот, а пилить было так здорово!» Контроль над сенсорно трудной ситуацией и знание способов самому её облегчить позволяет пережить её с гораздо меньшим стрессом.

После изрядного развлечения с грунтовками, шпатлёвками и ламинатом в трети квартиры дело дошло до выбора отделки в детской комнате. Выдохнув, решили: обои будут любыми, какие дети выберут. Первая мысль: чтобы комната ощущалась своей, а не навязанной. Вторая: попытка заинтересовать процессом выбора. Удалось, да и результат интересен:

Аутизм и ремонт Аутистические расстройства, Дети, Ремонт, Родители и дети, Длиннопост

Из этого вышло несколько небольших достижений. Сначала – при большой фоновой проблеме с местоимениями первого и второго лица, в особенности, притяжательными – на двери появилась табличка:

Аутизм и ремонт Аутистические расстройства, Дети, Ремонт, Родители и дети, Длиннопост

Вскоре Юра подошёл, взял за руку, отвёл в нетронутую на тот момент кухню, и сказал: "В комнате чистый пол, в коридоре чистый пол. Папа, сделай здесь чистый пол". Обращения и просьбы тоже удавались плохо, и пошли заметно лучше на фоне новых занятий.

И ещё чуть позже прорезалась собственная инициатива. Из всех помощников по укладке кафеля в какой-то момент именно Юра оказался аккуратнее всех. Подошёл, дождался момента, сказал: "Сам", – а дальше просто сделал всё по инструкции. В отличие от кандидатов тех.наук, которые пытались выдумать рацпредложения.

Аутизм и ремонт Аутистические расстройства, Дети, Ремонт, Родители и дети, Длиннопост

В итоге за несколько месяцев ремонта он научился весьма творчески подходить к поиску задач. Отвернулся – а он уже с молотком, стремянкой и дюбелями.

Аутизм и ремонт Аутистические расстройства, Дети, Ремонт, Родители и дети, Длиннопост

Планировщик Икеи, опять же, оказался интересной игрой. Хорошо, что Юра не нашел, как сделать онлайн-заказ.

Что в итоге? Интересный опыт, который спровоцировал изрядный прогресс в умении сформулировать запросы и вести диалог. Да и набор сюжетных игр пополнился новыми вариациями в духе обустройства грузового лифта в ванной комнате.

Опять же, человек, освоивший инструменты и научившийся класть плитку, и дальше имеет шансы не пропасть.

Аутизм и ремонт Аутистические расстройства, Дети, Ремонт, Родители и дети, Длиннопост
Аутизм и ремонт Аутистические расстройства, Дети, Ремонт, Родители и дети, Длиннопост
Показать полностью 9
121

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры

Случалось ли вам случайно расплавить ваш термометр, попытавшись применить его по назначению?

В сегодняшней серии — о нескольких средствах измерения температуры плазмы. Они могут понадобиться вам, если вы строите термоядерный реактор, причём неважно — из открытой ловушки или из токамака. Если вы не строите термоядерные реакторы, а обрабатываете плазмой шубу, они вам тоже пригодятся (но не все).

Итак, британские учёные измеряют плазму на токамаке Т-3 (в представлении Б.Б.Кадомцева, тогда ещё не академика) [1]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

Если плазма не очень горячая, то самым простым — и самым старым — способом будет вставить внутрь плазмы пару (или больше) электродов.

Электроды могут быть самодельными и выглядеть красиво или не очень [2]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

Одиночная железяка, помещённая в плазму, зарядится отрицательно: дело в том, что электроны легче и летают быстрее. Если их не отталкивать отрицательным потенциалом, то на электрод их прилетит больше, чем ионов. Так будет продолжаться, пока потенциал железяки относительно плазмы не станет равен электронной температуре, умноженной на 3.7 (в специфических ситуациях этот коэффициент может быть другим, но его можно посчитать) — тогда потоки электронов и ионов сравняются. Уже тут можно было бы назвать температуру, но обычно мы знаем не потенциал электрода относительно плазмы, а потенциал относительно другой железяки.

Раз так — подадим между двумя электродами небольшое напряжение. Один станет более отрицательным, и на него придёт чуть меньше электронов; другой положительным — и он соберёт чуть больше. Ионов на каждый из них всё равно придёт поровну. Разница между потоками электронов на более положительный и более отрицательный электроды формирует ток, и то, как быстро он увеличивается с ростом напряжения, определяется температурой электронов.

Другими словами, ваши электроды будут скользить по вот этой кривой [2] от точки, обозначенной как V_{fl}. Один вправо, другой влево; и чем горячее электроны плазмы, тем положе будет наклон кривой.

Отсюда же, к слову, можно взять плотность: ток, который вы получите при большом напряжении между электронами, ограничен тем, сколько ионов успевает прилететь к зонду; а это напрямую зависит от их плотности и скорости.

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

Если у вас больше денег, чем времени; и ваши задачи сравнительно стандартны, то можно использовать промышленно производимые зонды. Они, чаще всего, оптимизированы для технологической плазмы — той, что используется для травления полупроводниковых пластин или осаждения алмазоподобных плёнок. Плотность такой плазмы не очень большая, температура совсем низкая — меньше 100 тысяч градусов. И, самое главное, разряд горит долго и никак не меняется.

Промышленный зонд выглядит аккуратно:

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

Если в вашей установке от плазменной нагрузки плавится вольфрам, задача становится более изощрённой. На этой фотографии (через синее стёклышко — для глаза плазма малиновая, а проволочки разогрелись до жёлто-оранжевого свечения) нагрузка невелика, но зонд уже нагрелся до полутора тысяч градусов.

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

Если температуру и плотность повысить, то начинаются проблемы. Здесь, например, электроды расплавились, а изолятор потрескался:

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост
Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

Какое-то время можно хитрить, подставляя зонд в плазму на очень короткое время. Диагностики, быстро размахивающие тяжёлым электродом в вакууме, тоже бывают. Но к центру термоядерной плазмы им всё равно не добраться: зонд сгорит, а плазма остынет и загрязнится.


Значит, нужно измерять бесконтактно. Лучший метод для измерения электронной температуры — томсоновское рассеяние. Именно с таким термометром приезжали в 68-м году в Москву англичане. Сейчас такая система практически обязательна для больших плазменных машин. Суть в следующем.

Мы простреливаем плазму насквозь коротким и мощным лазерным импульсом. Все фотоны, влетевшие в плазму, имеют одну и ту же частоту. Какие-то из лазерных фотонов рассеиваются на электронах — и меняются с ними энергией. Значит, и частота рассеянных фотонов зависит от энергии рассеивающих электронов (и угла, на который отклоняется фотон). Рассеивается безумно малая доля излучения, но её можно собрать и разложить в спектр. Чем выше температура электронов, тем он будет шире; чем больше их концентрация — тем ярче будет рассеянный свет. Формул в посте не будет, чтобы оставить читателей в счастливом неведении. Вот схема такой диагностики [3]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

А вот ещё одна фотография того, как это всё выглядело на Т-3 (вдобавок к тем, что были в посте о токамаках):

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

Здесь ещё одна, более современная, с токамака KSTAR. Здесь не всё, здесь только лазер [4]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

А что, если нам интересны не электроны, а ионы? Тогда, скорее всего, придётся взять инжектор нейтральных атомов, знакомый по предыдущему посту. Большая мощность не обязательна, но вот энергия атомов должна быть стабильной.

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

Вот фотография пучка:

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

С пучком можно сделать многое. Например, посмотреть на рассеяние его атомов. Если атом столкнётся с ионом плазмы, он отклонится в сторону; и чем сильнее отклонение, тем больше энергии атом отдаст иону. Если бы все ионы стояли, то все рассеянные на одинаковый угол атомы имели бы одинаковую энергию. А если ионы тоже двигаются, то часть атомов потеряет больше энергии, а часть — меньше. Вот гифка:

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

А дальше мы можем измерить энергию прилетевших атомов и по её разбросу понять температуру того, на чём они рассеялись.

Можно поступить и иначе: посмотреть на энергию нейтральных атомов, получившихся из ионов плазмы. Здесь мы напрямую увидим, сколько ионов какую энергию имели; нужно только сделать из ионов нейтралы (а потом их поймать и измерить). В принципе, нейтралы возникают и сами; но лучше будет помочь им искусственной мишенью из того же самого диагностического пучка. Атомы с низкой энергией из плазмы уйти не успеют — ионизируются заново, не успев дойти до границы — но энергию быстрых частиц так измерить можно.

Пара слов об УТС и плазме, часть 8. Термометры Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Гифка, Длиннопост

...и это только маленькая часть того, что мы можем сделать для измерений в плазме. Есть ещё, о чём рассказывать.


Ps. Баянометр рекомендует тег «Политика»; так вот, её тут нет.


Источники фотографий:

[1] https://www.euro-fusion.org/news/detail/detail/News/success-...

[2] https://pdfslide.net/documents/theory-electrostatic-probes.h...

[3] http://www.ipp.cas.cz/vedecka_struktura_ufp/tokamak/tokamak_...

[4] https://hep.kisti.re.kr/indico/getFile.py/access?sessionId=2...

[5] Лекции для студентов-плазмистов 4 курса.

Показать полностью 12
59

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» 

Отчёт N-ской диванной аналитической группы имени Рэндала Монро.

TL,DR:

Официальная статистика по заболеваемости скормлена дубовой феноменологической модели. Модель с точностью плюс-минус лапоть описывает апрельские данные из европейских стран на основе мартовских. Пик заболеваемости по России раньше конца мая-начала июня вряд ли наступит. В Москве он случится чуть раньше, в регионах — позже, в Беларуси — скоро, в Казахстане — неизвестно когда, но там всё лучше, чем у остальных. После пика должно пройти ещё несколько недель, чтобы ограничения начали смягчаться. Авторы в курсе, что они не настоящие эпидемиологи, и делают всё это исключительно для общего интереса. Глядя на графики смертности они желают вам соблюдать осторожность и не болеть.

TL,R:

За последние полтора месяца все, кто только мог, привыкли рисовать экспоненциальные графики заболеваемости. Такой, например, показан в посте, ответом на который служит этот отчёт. Они, безусловно, хороши для того, чтобы с чем-то сравнивать ежедневно растущие числа в официальных отчётах; но в какой-то момент начинают предсказывать ерунду больше заболевших, чем людей в мире. Даже вместе с котиками.

Мы с одной хорошей подругой взяли и применили к коронавирусным данным привычку вписывать во что попало разные модельные функции, которые бы лучше совпали с реальностью.

Безусловно, грамотные эпидемиологи с научно обоснованными моделями распространения болезни дадут более точные предсказания. Но здесь, на диване, не будет беды и от дубовой модели с точностью плюс-минус лапоть.

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Мы видим экспоненциальный рост эпидемии. Число заболевших удваивается за три дня, если ничего не делать. Любые принятые меры снижают скорость распространения болезни [1], и больных становится вдвое больше сначала за 4 дня, потом за неделю, а потом выздоравливать начинают быстрее, чем заболевать.

Это хорошо видно на графике числа больных (за вычетом выздоровевших и умерших) на миллион населения. Столь же хорошо видно, что все останавливаются на разном уровне, и просто наложить график одной страны на график соседней не выйдет. Дело и в разной жёсткости мер, и в разном охвате тестирования, и в том, что где-то мимо статистики проходит два лёгких случая болезни из трёх, а где-то — девять из десяти.

Немного местной конкретики. На сегодняшний день больных по официальной статистике становится вдвое больше:

— в России в целом — за 8.7 дней (рост на 8% в день),

— Москва — 9.5 дней (7.2% в день),

— Новосибирская область — 5.8 дней (12% в день),

— Казахстан — 12 дней (5.8% в день),

— Беларусь — за 10 дней (7% в день).

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Впрочем, мы всё равно подвинем графики так, чтобы совместить в одной точке одинаковые моменты эпидемий в разных странах. Здесь совмещены моменты, когда заболеваемость достигла 100 человек на 1 миллион населения. Разные страны выходят из эпидемии по-разному, кто-то (Швейцария, Германия, Иран) быстро, кто-то (Италия, Испания) — медленно. В любом случае, речь идёт о нескольких неделях.

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Итак, полное число больных в официальной статистике сначала экспоненциально растёт, потом рост замедляется, а когда эпидемия закончится — он где-то остановится. Эту зависимость можно попытаться описать какой-нибудь S-образной кривой в виде экспоненты (в начале) с насыщением (в конце). Какую именно взяли мы — написано в конце поста, а тут будет пример для Испании:

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Некоторые страны — к примеру, Исландия и Швейцария — уже почти не регистрируют новых случаев. Некоторые — Иран или Италия — давно прошли пик. По ним можно проверить, насколько модель врёт. Выбрасываем последние несколько недель, строим прогноз так, как он был бы построен в начале апреля, и сравниваем с реальностью. Вот, как выглядит прогноз свежевыявленных случаев для Исландии от 3 апреля (4 недели назад):

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

А вот прогноз суточного прироста для Италии от 10 апреля (3 недели назад):

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Врут! Но не сильно. На пару-тройку недель вперёд получаются сходные числа. Достаточно для того, чтобы скормить модели какие-нибудь более близкие числа.

Другой полезный момент: ежедневная смертность хорошо описывается той же функцией, что и ежедневная заболеваемость, но с задержкой на 3–7 дней (в зависимости от страны) с показателем от 0.5-3% для стран, где диагностика была поставлена лучше, и бессимптомных больных пропускали меньше (Израиль, Исландия, Германия) до 10–15% для стран, где случился песец, и аппаратов ИВЛ оказалось меньше, чем больных для этих аппаратов (Италия, Испания). Другими словами, 0.5-15% из попавших сегодня в отчёт по заболевшим через неделю попадут в отчёт по умершим. Вот пример Нидерландов:

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Disclaimer: модель прогнозирует ровно те числа, которые представлены статистикой. Если в статистике пропущены трое из четырёх (или девять из десяти) — они и в прогнозе будут пропущены. Если статистика запаздывает на несколько дней, то и прогноз поведёт себя точно так же.

Теперь можно подставлять самые свежие данные, по которым хочется построить прогноз. Для начала посмотрим на Россию в целом. Пока что отклонение от экспоненты очень слабое, поэтому погрешность модели высока. Ежедневное число вновь заболевших перестанет расти где-то в последних числах мая или первых числах июня, достигнув где-то 11-12 тысяч человек в день. После чего — смотри пример Италии — ещё месяц-другой будет медленно спадать.

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Смертность выходит где-то в районе 1.5% от зарегистрированных больных.

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

В отдельно взятой Москве насыщение видно лучше. В прогнозе пик ежедневных заболевших (на уровне стабильных 4 тысяч человек в день) виден где-то 15–20 мая.

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Возникает желание добавить ещё каких-нибудь регионов. Вот, к примеру, Новосибирская область, в которой экспоненциальный рост начался 8 апреля, и его конец пока совсем не виден.

Это, к слову означает, что пик в России может наступить позже или раздвоиться — пока что статистику определяет Москва, и это тянет общероссийскую модель в её сторону.

В любом случае, Новосибирск пока отстаёт от Москвы на 3-4 недели. Если всё пойдёт так же, то пик заболеваемости будет в середине июня.

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Та же история, например, в Свердловской области. Краснодарский край на неделю впереди.

Беларусь приближается к своему пику гораздо быстрее. Вот он, почти рядом. Смертность около процента от зарегистрированных случаев.
Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Казахстан растёт медленно, но когда закончит — неясно. Оценочная смертность ниже полутора процентов:

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

И, наконец, сводная картинка по смертности на 1 миллион человек:

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Авторы хотели бы увидеть, как в реальности эти кривые остаются ниже прогноза. А потому соблюдайте меры предосторожности и

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Приложение. Немного матана.

По стандартной SEIR-модели распространения [2] число больных на начальной стадии болезни, действительно, растёт экспоненциально. После рост замедляется по тем или иным причинам, в крайнем случае — потому что заканчиваются люди, которые не успели заразиться.

Кривую, которая в начале растёт экспоненциально, а потом насыщается, можно описать как

N = A*exp(f(t)),

где f(t) ~ t при t→0

и f(t) ~ const при t→∞

В логарифмических осях мы увидим

ln(N) = ln(A) + f(t)

Мы можем посмотреть на изменение этой величины за одни сутки,

dLn(N)/dt = f'(t)

f'(t) = k = const при t→0

f'(t) ~ 0 при t→∞

Функцию f'(t) можно заменить на 1/g(t), где последнюю можно разложить в ряд g(t)~a+b×(t-t_0)²+o((t-t_0)²)

Выбросив малость и проинтегрировав по времени, получим модельную функцию

Ответ на пост «Короновирус. Занимательная статистика» Коронавирус, Статистика, Диванные эксперты, Ответ на пост, Длиннопост

Именно она и вписывается в имеющиеся данные.

[1] https://www.imperial.ac.uk/media/imperial-college/medicine/m...

[2] вот тут популярно: Немного аналитики по коронавирусу. Прогнозирование на основе модели SEIR (очень много текста)

Показать полностью 15
53

«Графит науки»

Почему бы благородным донам не разбавить разговоры о термояде обычными человеческими фотографиям? Опять же, разбавим изоляцию виртуальной прогулкой.

Однажды в нашей деревне прошёл фестиваль стрит-арта. С учётом числа кандидатов наук на квадратный километр деревни фестиваль назвали «Графит науки» и сделали вполне тематическим. Как-то осенью меня подбили на то, чтобы все их посмотреть, а заодно и сфотографировать.


1. Стена 18 корпуса ИЯФ, ул. Будкера, напротив дома 1.

Может показаться, что просто мальчик и девочка просто играют в мячик. Иллюзию сбивают названия с датами и знаки «+» и «-» на мячиках.

А ещё схематичное изображение детектора элементарных частиц ровно по центру. И на стене изображён коллайдер (ускоритель на встречных пучках) мячиков и антимячиков. Мячики и антимячики аннигилируют в центре, а детектор измеряет количество, массу и энергию осколков. Два из семи действующих коллайдеров именно за этим забором и работают.

В колонках текста перечислены — логику выбора я не уловил — некоторые из работавших и работающих коллайдеров, а ещё фамилии Рольфа Видероэ и Дональда Керста. Фамилии Будкера на этой стене нет, но она есть на главном входе в институт.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

2. Ещё одно изображение на тему ускорителей на встречных пучках — позади ТЦ на Ильича, 6. Но здесь без символизма, здесь просто графическое изображение ускорителя и двух детекторов.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост
«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

3. Ещё одна популярная тема — денисовский человек (можно найти много постов по тегу, например, вот).

Этот — на стене третьего общежития НГУ (Пирогова, 4). Человека открывали по фрагментам ДНК из нескольких мелких костей, найденных в Денисовой пещере. Кости, ДНК и много фрагментов — присутствуют.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

4. Аэтот — «Палеогенетика» на стене дома 19 по ул. Терешковой. Человек и петроглифы:

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

5. Пятая общая тема — одомашненные лисы академика Беляева. Изящный эксперимент, про который здесь уже писали: тут, тут и далее по тегу.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

6. Эти лисы на подпорной стенке возле Коптюга, 11 не с фестиваля — но тоже одомашненные.

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

7. А это памятник Беляеву и лисе возле Института Цитологии и Генетики на Коптюга, 10:

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

8. И ещё пара стен с фестиваля: «Редактирование генома» за Ильича, 6 (рядом с ускорителем со второй фотографии):

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост

9. И несколько упоротая «Биоинформатика» на стене 7 общежития НГУ на Пирогова, 18:

«Графит науки» Стрит-Арт, Новосибирск, Академгородок, Наука, Коллайдер, Лиса, Денисовский человек, Длиннопост
Показать полностью 9
79

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее

Шла четвёртая неделя удалёнки. За это время автор поста успел написать статью, зависшую с ноября; взяться ещё за одну; начать учить питон взамен матлаба; сделать пол-ремонта на балконе и созреть для воскрешения серии про термояд.

Определённо, нам нужен ежегодный карантин, чтобы доделывать всякие дела, до которых иначе не доходят руки.

Кто-то ещё, может быть, помнит, что управляемый термоядерный синтез нужен как возможность лет через тридцать закрыть дырку в производстве энергии. А дырку в производстве энергии надо закрывать, потому что люди хотят кушать и греться. Чтобы это сделать, нужно взять подходящие изотопы лёгких элементов, сделать из них плазму, нагреть до сотни миллионов человеческих градусов, после чего как-нибудь удержать. В благодарность плазма за счёт термоядерных реакций выдаст полгигаватта. Или больше. Или сильно больше, и тогда непонятно, куда их деть.

Об удержании в линейных системах и токамаках посты уже были. Был даже пост про то, как вскипятить вольфрам, если что-то идёт не так. А вот про нагрев — нет, хотя надо бы.

Итак, нам хочется подогреть разреженный газ с проводимостью меди, находящийся в магнитном поле, до температуры в десять тысяч безумных учёных. Или выше. Здесь есть три с половиной варианта.

Первый — запустить внутрь что-нибудь, у чего ещё больше энергии. Электроны и ионы не годятся — магнитное поле, которое не даёт плазме разлететься, точно так же не пустит их внутрь (есть одно исключение, но оно здесь практически неинтересно). Остаются нейтральные атомы. Вот они летят [1]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Шесть зелёных и две блестящие бочки, торчащие ёжиком во все стороны из установки ГДЛ [2], выдают 5 мегаватт в мощности в пучках атомов дейтерия, летящих со скоростью в полпроцента от скорости света:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Это C2W в Tri Alpha Energy, здесь 20 МВт [3]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

А вот тут два оранжевых модуля на 16 МВт для нагрева (плюс один про запас и ещё один — диагностический), рядом с которыми притаился токамак ИТЭР.

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Да, вот эта тридцатиметровая штуковина притаилась [5]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Разогнать сами по себе нейтральные атомы до пары-тройки процентов скорости света не выйдет, такой рогатки нет. Разгонять приходится положительно или отрицательно заряженные ионы — которые, правильно, в магнитное поле не пойдут. Поэтому их сначала ионизируют, вытаскивают из плазмы (больше плазмы!), ускоряют электрическим полем, а после заново нейтрализуют. Внутри ловушки нейтральные атомы снова становятся ионами, но уже захваченными; и живут там, пока не прореагируют для нашего тепла и света. Ну, или не затормозятся об электроны. Схема примерно такая [1]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

А вот так электроды выглядят вживую:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Следующий вариант — микроволновка. Ионы и электроны, если вспомнить первую часть, крутятся вокруг силовых линий. Вот так, только одни по часовой стрелке, а другие против [6]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Электроны легче, поэтому вращаются быстрее ионов. Чем выше магнитное поле, тем быстрее крутятся; в любом случае, речь идёт о десятках и сотнях гигагерц.

В СВЧ-волне в любой включенной микроволновке и возле любого включенного вайфай-роутера электрическое поле тоже колеблется. Повесьте рядом любой электрон из вашей кладовки, и он будет то разгоняться, то тормозиться этим полем. Торможение нам не нужно. Избавиться от него можно, если поле будет крутиться так же, как и сам электрон. То есть, волна выглядит так [7]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Поле оказывается всегда повёрнутым туда же, куда летит электрон; электроны разгоняются; волна гаснет и больше никуда не идёт. Всё в целом называется электронным циклотронным резонансным нагревом.

Микроволновка или вайфай-роутер немного недотягивают до мощности в мегаватт и частоты в двести гигагерц. Это, скорее, к радарам. В качестве генераторов в плазменных установках используют гиротроны, которые снаружи выглядят как, хм, труба. Вот для примера один из самых продвинутых гиротронов в мире, сделанный в Нижнем для ИТЭРа:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Здесь — более блестящая труба, а ещё полкилометра волноводов и несколько квадратных метров полированной меди на токамаке DIII-D [7]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост
Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

В этом один из плюсов СВЧ, его (сравнительно) легко дотащить до установки издалека. А если понимаешь, куда светишь, то и до плазмы. Несколько больше популярных подробностей про гиротроны было у @tnenergy вот здесь.

Проблема электронно-циклотронного нагрева в том, что он греет электроны. А реагируют — ионы.

Что, если поступить с ними так же, как с электронами, только крутить в другую сторону? Всё верно — выйдет ионно-циклотронный нагрев. Частоты ниже в 2000 раз. Здесь, в районе десятков мегагерц, уже царство ламп, кабелей и антенн.

Если вас не пугают слова: «Согласование импеданса между коаксиальной линией и плазмой», можете прочитать и эту заметку.

Ну, или посмотреть схему ВЧ-системы ИТЭРа [4]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

И антенны JET'а [9]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

У СВЧ-методов нагрева есть и ещё один плюс, при правильном подборе условий они не столько греют, сколько гонят ток в нужную сторону. В токамаках, где плазма без тока живёт недолго, это позволяет растянуть время горения разряда до сотен секунд.


А что третий с половиной?

Третий с половиной — это пропустить по всей штуке с проводимостью меди ток. Но от этого сплошные проблемы, если говорить о десятках и сотнях мегаватт.


Ps. Когда «Наука в Сибири» взялась рассказать о работе учёных из дома, оказалось, что котики активно двигают науку. У них для этого лапки. И желание скинуть её с края стола.

Вот, пожалуйста:

Пара слов об УТС и плазме, часть 7. Некоторые любят погорячее Наука, Физика, Плазма, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Иллюстрации тянуты из следующих источников:

[1] I.Shikhovtsev, et al, 30th ITPA DTG Meeting 21–24 June 2016, Novosibirsk, Russia

[2] http://www.inp.nsk.su/nauka/nauchnye-podrazdeleniya/gdl (впрочем, я же эту фотографию и сделал)

[3] https://tae.com/research-library/

[4] https://www.iter.org/mach/Heating

[5] https://www.instagram.com/p/B8Y4fbOqrS5/

[6] https://www.litres.ru/igor-kotelnikov/lekcii-po-fizike-plazm...

[7] http://www.inp.nsk.su/news/rss/2014_140_13Solomakhin.pdf

[8] http://www.gycom.ru/products/pr1.html

[9] https://www.euro-fusion.org/news/detail/detail/News/installa...

Показать полностью 14
382

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает.

В прошлых постах мы договорились строить термоядерный реактор (см. здесь). Штука получилась довольно мощная, от сотни мегаватт и выше. Как выглядят самые продвинутые на сегодня термоядерные бублики ловушки, показано в посте про токамаки (тут). Общий их смысл в том, что полностью ионизированная плазма удерживается в магнитном поле, свёрнутом в тор. Концов у тора нет, поэтому сквозь них не улетает ни вещество, ни энергия.

Если так, куда могут деться те самые сотни мегаватт?

Краткий ответ: они создают проблемы.


На рис. 1 показан схематичный токамак. Силовые линии, что начинаются внутри красной области («Core plasma»), возвращаются в неё же. Частицы на этих линиях живут долго, сталкиваются между собой, производят энергию: в общем, делают всё то, что мы хотим.

Силовые линии, идущие в жёлтой области СОЛа («SOL», scrape-off layer), через несколько оборотов утыкаются в покрашенные голубым цветом кирпичи. Всё, что здесь оказывается, быстро улетает вдоль силовых линий и поглощается стенкой [1].

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Представьте себе леммингов, танцующих на вершине небоскрёба. Те, что в середине, дрейфуют от лемминга к леммингу, находят себе друзей и подруг-леммингов, выделяют тепло — и, по своим меркам, живут долго.

Стоит леммингу добраться до самого края — и он почти мгновенно, не сказав «ПИ» ни одной живой душе, уходит из системы и уносит всю энергию с собой (рис. 2, [2]).

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

В строящемся (самом большом) токамаке ИТЭР сборка дивертора, принимающего на себя весь поток леммингов мощности, выглядит так [3]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

И составлена из кассет. Десятитонных, больше человеческого роста.

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Проблемы начинаются из-за того, что полоска леммингов у основания небоскрёба оказывается очень узкой. Частицы, покинувшие область удержания, уносятся на стенку слишком быстро и не успевают растечься слишком далеко от границы СОЛа. Для масштабов ИТЭРа сто мегаватт непрерывно вылетают в две кольцевые полоски шириной чуть больше миллиметра и длиной по сорок метров. Перемножив эти числа, можно получить плотность мощности около гигаватта  на квадратный метр.

Это примерно 10000 станков для лазерной резки, нацеленных в одну точку. Материала, который бы выстоял под такой нагрузкой, не существует.

Чтобы дать стенке какой-то шанс, её наклоняют под острым углом к набегающему потоку. Это позволяет подставить под падающих леммингов в тридцать раз бо́льшую площадь, и настолько же снизить удельную нагрузку (на рисунке: пункты 3 и 7, встречающие красный поток [4]):

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Чтобы как-то размыть узкую полоску леммингов, перед стенкой можно создать завесу из газа. Плазма, сталкиваясь с газом, излучит часть энергии в свете, который будет прогревать камеру более-менее равномерно. И — что полезно — поток плазмы сдует газ обратно к стенке, не дав ему добраться до центральной области удержания. Лемминги на вершине небоскрёба не пострадают. На фотографии углерод высвечивает энергию перед стенкой токамака TCV [5]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Прочие геометрические ухищрения и частично обоснованные надежды позволяют говорить о потоке мощности в духе 10 МВт/м². Это сто лазерных резаков в каждой точке, но с этим уже можно как-то пытаться жить.

Материалов, достаточно тугоплавких для приёма такой мощности, мало. Тугоплавких материалов, мало-мальски пристойно ведущих себя в интенсивном нейтронном излучении и при наличии радиоактивного трития, ещё меньше. По большому счёту, список сужается до одного вольфрама (про него подробно рассказал многоуважаемый @Mircenall).

Вольфрам, волчара, мог бы вынести такие нагрузки, если бы ими всё ограничивалось. Но токамаки с транспортными барьерами (см. подпорные стенки в четвёртом посте) любят за миллисекунду выполнять секундную норму поставки энергии в дивертор. Такие события называются ЭЛМами (ELM, edge-localized mode). Если на пальцах — подпорная стенка ненадолго проседает, и всё, что было над ней насыпано, вылетает наружу. Во всё те же два тонких колечка.

Борьба с ЭЛМами — одна из наиболее активно решаемых сейчас задач. Потому что нагрузка, эквивалентная ЭЛМу, делает с чертовски тугоплавким и чертовски высококипящим вольфрамом вот такое [6]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Да, это разлетаются капли закипевшего вольфрама. Вот ещё:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Даже если тепловая нагрузка будет не настолько высокой, и поверхность вольфрама не расплавится, тепловой удар с быстрым нагревом и охлаждением приводит к трещинам на поверхности [7]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост
Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

А уже края трещин, оторванные от металла, перегреваются и плавятся.

Ситуация выходит довольно напряжённой. Чтобы вольфрамовые плазмоприёмные пластины ИТЭРа работали без разрушений, за ближайшие 10 лет нужно научить токамак не плеваться энергией и выдавать спокойный широкий поток плазмы. Использовать получится только те режимы, где крупных ЭЛМов действительно не будет. Другими словами,

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Есть другой выход.

Ваша стенка не расплавится, если она уже расплавлена. Поверхность можно покрыть легкоплавким, но тяжелоиспаряемым металлом. Например, литием (привет токамаку Т-11М). В повреждённые импульсной нагрузкой места литий затечёт сам. Можно лить по твёрдой стенке тонкую плёнку, можно пропитывать литием вольфрамовую вату [8]:

Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост
Пара слов об УТС и плазме, часть 6. Вольфрам подгорает. Наука, Физика, Плазма, Вольфрам, Термоядерный синтез, Термоядерный реактор, Длиннопост

Литий создаёт свои проблемы, от него сложно избавиться, если он попал в плазму...

Но, как минимум, такое решение изящно.

Источники иллюстраций:

[1] https://www.york.ac.uk/physics/ypi/research/divertor/

[2] http://comicsia.ru/collections/nichtlustig/2/tags/%D0%BB%D0%...

[3] https://www.iter.org/mach/Divertor

[4] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092037961...

[5] https://www.differ.nl/research/plasma-edge-physics-and-diagn...

[6] https://indico.inp.nsk.su/event/5/session/4/contribution/60

[7] http://www.inp.nsk.su/press/novosti/1874-uchenye-smodelirova...

[8] http://vant.iterru.ru/vant_2017_3/1.pdf

Показать полностью 12
15

Фотографии Апрельской революции в Португалии

Вчера была 45-я годовщина «Революции гвоздик» в Португалии. 25.04.1974 быстрым военным переворотом, фактически не встретившим сопротивления, закончился режим «Нового государства». Пикабу ещё ждёт своего рассказчика об этих событиях (и это не я). Но я наткнулся на отличную подборку фотографий от непосредственного участника событий и не смог не принести её сюда.

Автор репортажа — Jorge Da Silva Horta (больше фотографий по ссылке). Знатоки португальского наверняка смогут найти в комментариях в альбому у автора информацию о местах и людях.

Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Фотографии Апрельской революции в Португалии Историческое фото, Португалия, Лиссабон, Революция, Революция гвоздик, Военные, 25 апреля 1974, 1974, Длиннопост
Показать полностью 23
71

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать?

Представьте, что вы взяли в руки любимую плазменную пушку, а она шипит и выплёвывает слишком мало слишком медленной плазмы. «Никуда не годится!» — подумаете вы, и будете правы. Нужно чинить.

Самый важный метод поиска неисправностей в уникальном оборудовании — раскрутить и посмотреть глазами. Начинаем:

Корпус (нержавейка) возле катодной сборки изъеден разрядом и запылён металлическими хлопьями. Неприятно, но не должно на что-то влиять.

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Позади катода следы дуг. Вот такие снежинки на поверхности:

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Подбираемся к аноду. Стальной корпус возле изоляторов местами оплавлен. Похоже, временами изоляторы пробивались со всеми положенными спецэффектами.

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост
Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

А вот и задняя поверхность анода. Не очень подходящий цвет для меди.

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост
Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Керамические изоляторы. Судя по цвету — запылены нержавейкой.

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Такое поведение недостойно уважающего себя изолятора!

(Не является рекламой мультиметров Pluke)

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

В общем, первичный диагноз ясен. После пяти тысяч выстрелов пушку нужно чистить.

Керамику протравливаем кислотой:

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Корпус обшиваем молибденовой фольгой:

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Что можно почистить — чистим высокотехнологичной наждачкой:

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост
Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост
Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Что оплавлено — оставляем как есть:

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Собираем обратно:

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Возвращаем на место.

Здесь можно видеть две руки ответственного старшего научного сотрудника, занимавшиеся сборкой-разборкой. Руки других научных сотрудников разного возраста и лаборантов, применённые к пушке при чистке, условно не показаны.

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Архивное, двухлетней давности: пушка в сборе и катодный узел.

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост
Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост

Ps. Каюсь перед подписчиками — пропал! Зажал рассказ о плазме и том, что она делает с подвернувшимися тугоплавкими металлами. У этого прискорбного факта масса причин, от очередной Звенигородской конференции до постройки скворечников.

Ну, и сборка-разборка пушки.

Обещаю исправиться.


Pps. Большое спасибо попутчику с рейса 177 Москва–Новосибирск за книжку. Первые главы выглядят многообещающими.

Ваша плазменная пушка не стреляет: что делать? Наука, Физика, Плазма, Пушка, Ремонт, Длиннопост
Показать полностью 17
Отличная работа, все прочитано!