Posudek vedoucího diplomové práce

Posudek vedoucího diplomové práce
Bc. Lenky Kocmanové
na téma
in
the
tokamak and their detection'o
"Runaway electrons
AktuáInost tématu a náročnost práce:
Téma ubíhajícíchelektronů (dále jen RE) je jedním z významných a vysoce aktuálních témat ve fyzice
tokamaku. Je to dané obavami z možných destruktivních účinlniRE na první stěnu tokamaku v ITERu a
hledáním vhodné metody na zmirněni těchto účinkuRE. Zadání diplomové práce bylo náročnéa rozsah
zadáni byl značně obsáhlý.
Obsah práce a dosaženévýsledky:
Obsah práce se dá rozčlenit do čtyř tématických celků. V následujícímtextu uvádím jejich stručný obsah
a připojuji svůj komentář k danému celku.
l.
První celek pojednává o teorii jevů týkajícíchse RE (rovnice popisujícípohyb gyračníhostředu,
vliv srážek, počet vznikajících RE, ruzné druhy záíeni způsobené pohybem RE, dynamika RE v
hybnostním prostoru).
Diplomantka zde musela projít mnoho složitých zdrojů a nakonec se dobrala ke správným vzorcŮm, které
je potřeba použítpro praktické ýpočty, např. počty vznikajícíchRE, limity na maximální dosažitelnou
energii RE, dobu po kterou můžebýt RE zachycen v důsledku zákona zachováni zobecněné hybnosti,
vzájemnou důležitostrizných efektů působícíchna RE (srážkového tření, synchrotronového zářeni,
brzdného záŤeni) v ruzných energetických oblastech a další.
2.
Druhý celek tvoří krátká třistránková přehledová kapitola o někteých druzich numerických
přístupůpoužívaných v případech studia RE, kdy již (současné) analytické metody nestačína pochopení
chování RE.
Zde se v textu projeluje, že diplomantka zatim příliš neovládá limity, resp. nedokáže identifikovat slabá
místa daných ánatytických nebo numeric§fch metod, k čemužje již potřeba mít jis!ý nadhled nad
problematikou RE. (např. text kapitoly 6.4 ve mně vzbuzuje pochybnost zda diplomantka chápe dobře
princip tohoto druhu simulací a co je ten hlavní důvod pro jejich existenci, resp. ktený problém řeší.Viz.
jedna z otázekk obhajobě.)
3.
V třetím celku prezentuje sve vlastní úpočtypro tokamak COMPASS
a
GOLEM.
Diplomantka správně spočitala hustoty a počty vzniklých RE pro dané experimentálně zjištěné profily
teploty a hustoty a velikost elektrického pole. Bohužel zde však často chybí odkazy na přísluŠnérovnice
teoretické části (podle čeho počítalakritické elektrické pole z obr. 5.2, Runaway rate obr. 5.3). V obr. 5.4
chybí jednotky, v kteqfch je udána hustota RE.
Il3
V
obr. 5.6 mohlo být v závorce napsáno, co znamená,,rate of RE". V textu to ale uvedeno je, a tak z obr.
5.6 dostáváme experimentálně důležitouinformací o tom, kolik je poměr hustoty RE v-ttči celkové
elektronové hustotě. S podakpitolami 5.2-5.4 jsem spokojen, neboť dávaji dobrou předstar,u o závislosti
,,runaway rate" na elektronové hustotě, velikosti Ňzných sil působícíchna RE v závislosti na jejich energii
a tabulka 5,6 ďávápředstavu o ,,základní" době udrženíRE v ruzných světových tokamacích.
4.
Poslední celek se věnuje experimentu se scintilačnímdetektorem na tokamacích COMPASS a
GoLEM.
V
této části popisuje diplomantka kalibraci scintilačníhodetektoru, dále sérii měření na tokamaku
na měnícímse tlaku, teplotě a velikosti toroidálního magnetického pole a měření z
tokamaku coMpAss, ukazuje zde naměřené HxR spektra, k jejichž qltvoření si vypracovala vlastní
program a dopočítala vliv stíněnídetektoru na spektra. Diskutuje zde souhlas ýsledků měření s
teoretick5imi předpověďmi a téžs qfstupem z kódu CQL3D, ktený rovněž použivala dříve v rámci svého
GOLEM v závislosti
studia.
Celkový komentář k diplomové práci:
Diplomantka pravidelně docházela na konzultace a hodně času věnovala měřením na tokamacich. Z
obsahu diplomové práce je jasně patrné, že načetla značný počet odborných pramenů převážně v
anglickém jazyce.Taktéž porozuměla značnémupočtu náročných informaci v nich obsažených. Někdy ale
ne zceta, což se někdy odráži na chybném začleněni textů do míst, kde nejsou příliš relevantní (např. v
podkapitole I.2 část textu o synchrotronovémzáíení,toroidální nehomogenitě pole), v občasných věcných
nepřesnostech (např. popis RMP metody na str. 14; systém rovnic pro pohyb gyračníhostředu
neprezentuje jako sytém rovnic, ale spíšjako dvě separátní rovnice oddělené dlouhým komentářem) či
nevystižením vzájemné provázanosti něktených témat (např. podkapitoly 6.2 a 6.3).
Vyjadřovací schopnosti a schopnost strukturovat text nejsou silnou stránkou diplomantky, (Např. uvést
kapitolu 1.3.1 o ,,rnitigačních"metodách větou ,,A mitigation is need," a pakjiž hned přejít k r,"ýčtu
jednotliqich metod není ideální).
Zpracování v anglickém jazyce:
Trval jsem na zpracování v angličtině, neboť v oblasti termojaderné fúze se jedná o nezbytnost. Též
naprostá většina zdrojů byla dostupná pouze v anglickém jazyce. Velice oceňuji pokrok učiněný v tomto
směru během práce na diplomové práci. Diplomantka si důkladně přeložila mnoho článků,v písemném
projer,u je však stále prostor pro zlepšení.
Formální stránka:
Po formální stránce r,ykazuje práce některé nedostatky. Část se však dá přičísta omluvit množstvím úkolů,
které musela diplomantka zvládnout. Frekvence překlepů a gramatických chyb je značná.
Odkazy jsou na relativně dobré úrovni. Nicméně občas chybí (např, zdroj rovnice na str. 13) nebo je
umístění odkazů matoucí (např. [7]na str. 15).
213
Obrérz,lq a grafy jsou na dobré urovní. Pouze někdy chybí uvedení jednotek (např. Obr. 5.4, 5.7,5.13) a
obr, 2.1 je špatně viditelný.
Otázky k obhajobě:
l. Co vyjadřuje graf na obr.2,6 str.23?
2. Prosím o doplnění vysvětlení podkapitoly 6.4 ,,Coupling of Particle tracking codes to MHD
codes" a identiíikaci efektu, kter,ý je možno tímto typem simulace lépe objasnit.
celkové hodnocení:
Vzhledem k celkové složitosti řešených témat a dosažených v,ýsledku navrhuji ohodnotit diplomovou
práci známkou C.
Y Praze, dne 30.května2012
)lJ
Oponentský posudek diplomové práce
Bc. Lenky Kocmanové
"
Ubíhajícíelektrony v tokamaku a jejich detekce
"
Oponent: Ing. Vojtčch Svoboda, CSc
31.5,2012
"Runaway" elektrony pŤedstavují docela vážný problém plo provoz lzvlášté velkých/ tokamaků.
Konečná energie takovýchto elektronů dokáže být tak velká, že můžev důsledku dokonce poškodit
rnateriál první stěny tokamaktt, což ie obzvláště ncbezpečnó u clcktronii generolaných během clisrupcí, kde energie takovýchto elektronů mťržedosahovat až několika stovek MeV. Takže je extrémně
žádoucína\ézt experimentáIní rnechanismy, které by dokázaly potlačovat produkci těchto nebezpečných
jevů" Toto sc satrrozi,ejrně ncobcjdc bez důkladrrólro teoretickéIro zvládnutí darré problerrratiky.
PŤístup autorky k Ťešenízadání diplomové práce je velmi ambiciózní. Na první pohled je vidět
snaha o hluboký vhled do dané problematiky, což je vidět ve veimi detailním a široko záběrovém
prostudovárrí tcorctickóho pozadí nijak jcdrroduclrólro studovarréhcl problérrru. Násleclné napojení teoretických předpovědí na experimentální nrěření je nesnadný úkoi, Autorka měla unikátní možnost
získat pak data na dvou tokamacích, což je také neobvyklé a náročné.
Pokud pomineme závér, tak je práce je členěna do 7 kapitol, znichž první čtyŤia šestá kapitola
jsou věnovány rešeršidané problematiky. Vlastní těžiště práce spatřuji rl kapitolách páté a sedmé,
kcle se autorka snažíanalyticlry předpor.ědět a následně konfrontovat s experimentálními daty některé
charakteristiky runaway elektronů pro dva tokamaky, kde jí bylo umožněno provádět experimenty.
Co se týče výsledků: autorka prokázala zcela zjevně r,elmi dobrý " tah na bránu" . Bolestivý přechod
orl tcorctickóho vvjárlŤcní kc konkrótní aplikaci pro clarrÝ tokamak jc zviádnut vclmi slušně. Teoretická pŤedpověď, následující měŤení a jejich kvajitativní shoda je minimáIně pro tokamak GOLEM
pionýrským činem, který je nutno v této práci vyzdvihnout. Tato práce bezpochyby navozuje do
budoucrtosti tnrtcr}tr_i dalšíclrzajírrrar,ýclr otázck k ř,ešení.
Autorka se ve své práci bohužel nevyhnu]a formáIrrím chybám (uvedu jen několik pŤíkladů,kompletní seznam by byl dost rozsáhlý):
o V úvodnípasáži na stránce
8
r.ypadlo autorce v seznamu zemí podílejícíchse rra projektu ITER
Japonsko.
]\a straně 11 je zřejmě popletena symbolika zaměněním velkého a malého lambda () a A). což
můžeméně obeznámeného čtenáŤe zmást.
o Str. 12. první odstavec: ".. ,ií a thermal uelocity is equal a, thermal uelocity ..".
o Najdou se i problémy matematického rázu, např, nedůslednost vektorového značení r" a Ž#
"
na stránce \5 či u-,1: Y# na stránce 17.
r obrázc]< 2.1 rra stlártcc 19 je v tištěrró verzi oproti svérttu pdf protčjšku špatrrčvytištěn.
o
Popis obrázkl2.2 na stránce 20 neodpovídá skutečnosti. N,íá být "plasma culrent" místo "electric fie]d".
a Strana 40: Electri,c fi,eld is constant -17 , tr]ektrické pole nrá jiné jednotky.
a Obrázky 7 .5 a 7 .6 mají na ose g uvedeno " Energy [V]" . To není správné vyjádření takto měřené
veličiny,
U napětí, rra které se nabíjíkondenzátory Ťídícímagnetické pole je nutné sjednotit značenÍ,
nalezneme zrle pro tuto veličinri vy,iádření Usr, (Jsro, á Bto,.
o Na stránce 58 má být zjevně jednotka mPa místo NIpa,
a
obrázky na straně 64 čísloványv pořadí 7.77, 8.17 a 7.79?
a |.::U '.."
V5rpracování práce v anglickém jazyrce je chvályhodné, ale úroveň není dobrá, v práci je hodně
chyb, nacházísezde mnoho nezrale vytvořených konstrukcí. Analýza úrovně cizojazyčného zpracování
by byla velmi rozsáhlá (v některých případech se š}o vyhnout použitímklasických vyhledávačú chyb),
uvedeme opět jen pár příkladů:
o strana
třetí odstavec: "An electric" místo "A eLectri,c", stTana 10. čtvrtý odstavec: "It follows" lnísto "It follow", strarra 13, třetí odstavec: "gTeater" llísto "grater", sttana 13 dole: ",4
mtti,gati,on ,is needed" místo "A mltlgation ,is need", stlana 15 dole: "The calculatton ts simplifi,ed" mísío"The calculation is simplifi,er", stTana 15 dole: "relat,iu,ist,íc" místo "realt,iuistic",
o
10,
atd.
|{ěkterá vyjádření vůbec drhnou, např, celý 6. odstavec na stránce 10, kde je definován
field riple".
o V některých větách možná chybí nějaké slovo, např:
1. věta stránky
lI,
"
Toroidal
což se dá dokladovat
porovnáním s literaturou John W'esson, Tokamaks.
a....
Mé komentáře k práci:
o Popis tokamaku na stránce 9 je přílišstrohý a chaotický,
o V práci postrádám vysvětlení zkratek, jmenujme za všechny např, HXR (klíčovýpojem) či
SxR.
Autorka zapomíná důslerlnčrrváclět na scóntr jednotlivé veličiny.jciich představcním. Za všechny
uveďme třeba hned úvodnípasáž na str. 1i. kde je podle mne na hraně, které veličiny jsou
tak notoricky známé, že je netřeba definovat. Taktéžklíčovévýrazy 3.3.1 a 3.3.2 na stránce 31
vycházcjí z veličiny Ep anení pralcticky možnéclohlcdat v předchozím tcxtrriejí definici.
N{éně obeznámenérnu čtenáři s problematikou termojaderné fúze by posloužilo aspoň krátké
v5lsvětlení "exotičtějších"pojmů, které se v práci objeví. Jmenujme za všechny například
"knock-on aualanche regtme" tta strárrcc 10 či terrrríny "Dre,icer mechanism", "hot-tatl processes", "1 -Tau Compton scatterlng" a "Rechester-Rosenbluth esti,mate "na jedné jediné stránce
12.
Irrterrretovské odkazy |1,2I,26,27 a 30]v sekci "Reference" si zasiouží jirrý íbrnrát. Clrybí jinr
specifikace autora, název i datrim citování.
Autorka by si měIa vybrat jednu formu presentace. V práci najdeme prakticky vše: trpný rod,
"Ich" formu, ale i "we" vyjadřování. Stejně tak dochází k nepatŤičnému střídání minulého a
předpŤítomného času.
o Střih v popisu
o
na stránkách 19 a 20 v kapito}e "Motion of test particle", od teoretického popisu
clriftil k expelirnentálrrínr výsledkťrm na toka,maku GOLtr\,lI, mi přijde velrni náhlý.
U obrázkr-r 5.6 na str,ánce 42 bl,gh autorce cloporučii vyhrrout se spojování experimentáIně
rianiěřených hodnot přímými čarami, Nepťrsobíto v tomto případě zvláště dobře. Co se týče
propojení barevného značenís obrázkem 5.7, tak to mi přijde zma,tečné. Co to je "course of
plasma current"
?
o V práci nalezneme často "in the Figure",
pak by bylo vhodné por_ržívat.jednotrrě
i "at the figure", PŤedložku atnelze doporučit a
velké písmeno "F".
a,le
o V experimentální části b1, bylo vhociné poktrsit
se ztvárnit u některých pokrrsri "Experimental
setup".
Prosírn, aby ar_rtorka zau.jala při obhajobě stanovisko k násleclujícím otázkám:
o Vznik obrázku
2.3 na stránce 20 je v textu popsán velmi skor,rpě, Prosím o detailní vysvětlení,
co obrázek vyjadřuje a.jak byl spočítán.
o V části 7,1.3.7 je popsána závislost registra,ce HXR fotonů na, magnetickém poli. Chybí nri zde
interpretace dosaženého pozorování. Proč při slabšímmagrretickénr poli pozolujeme fotony o
většíchenergiíclr? Plosím o vvjádření.
o Na, stránce 58 u obrázktr 7.10 je napsá,no "It corresponds to results in subchapter 5.2". Prosírn
o vysl,ětlerrí tolroto výloktr zlá,zornéním předpovědi a experimentá]ních výsledků do jednoho
grafir.
o (nepovirrně) Úvahy
budoucími reaktory se zabývají dodatečnou produkcí rttnaway elektronri lavinovýrni mechanisnly blízkýnri Coulombovskými sr,ážkanri již existrrjícíclr runaway
elektronů s hlavní Inasoll elektronťr. NtIá autorka na základě dosažených zkušeností vizi. jak
potlačovat tyto nežádoucímechanismy - v budoucích reaktorech?
rrac1
Závěrem zirodnotírn jednotlivé aspekty pláce: i) snalra a píle: A, ii) cizojazyčnézpracová,ní: D,
iii) metodické zpra,cování: C, iv) ťrrorreň zpra,cování: B, v)forniální rredostatk;., chyby, překlepy: D,
vi) výsledlry: B.
Závěrem molru konsta,tovttt, že předložená pr,áce rra, rririe pťtsobíkontroverzně, na jednu stranu
líctyhodná sna,ha, a píle, které vyťrstil5l ve velmi slr_ršné výsledkv, na dru}rou stra,nu neúměrné mrrožství
rrešťastných chyb. Práci by.jistě prospě}o pár týdnů na vypilování. V kažclém případě cíle byly velnti
slušně splněny. Navrhtrji k}asifikaci stupněm C.
il
//
V Praze,
31. května 2012
,]rr-
/
Ing. Vojtěclr Svoboda, CSc,