Uwielbiam ten przykład jednego z najbardziej złożonych kształtów, jakie mogę sobie wyobrazić, ponieważ jest dużo głębi formy do rozpakowania. Przykłady takie jak ten często działają dobrze dla wielu odbiorców, ponieważ każdy może wybrać swój własny poziom zainteresowania. Wiele warstw projektu może angażować na wielu poziomach; można docenić jego wizualną formę lub zgłębić głęboką naukę stojącą za rozwojem kształtu. W dziedzinie architektury, gdzie rozumowanie przestrzenne i kreatywność przestrzenna są wysoko cenione, studiowanie parametryzacji Wendelstien 7-X Stellarator i wynikającej z niej formy wyostrza nasze krytyczne myślenie i umiejętności analityczne, aby zrozumieć i produkować takie kształty w naszym miejscu pracy. Uważam, że kształt magnesów nadprzewodnikowych Stellaratora jest rzeźbiarski i nowoczesny, i jestem głęboko poruszony wiedząc, że forma ta pochodzi głównie od sił natury. Ostateczna forma każdego magnesu jest tak delikatna, kontemplacyjna i piękna.
Wreszcie, dla mnie, Stellarator reprezentuje najlepsze rezultaty, jakich można oczekiwać od wspólnego projektowania. Pojedyncza osoba nigdy nie byłaby w stanie opracować takiego projektu. Konieczne było połączenie wiedzy fachowej wielu członków zespołu. Matematycy stosowani byli potrzebni do dokładnego modelowania plazmy i pól magnetycznych; fizycy doświadczalni byli potrzebni do dokładnego obliczenia sił działających w polu magnetycznym i przeanalizowania wyników; i wreszcie inżynierowie byli potrzebni do bezpiecznego zbudowania urządzenia. „
Aby lepiej zrozumieć, jakich parametrów użyto i dlaczego tak skomplikowany kształt wymaga współpracy przy projektowaniu, należy zrobić krótki objazd do nauki o energii termojądrowej. Tylko pobieżnie przyjrzymy się temu tematowi – ponieważ jest to blog architektoniczny, odeszliśmy już dość daleko od naszego pierwotnego tematu, aby zbadać złożoną formę – ale coś musi być powiedziane o charakterystyce energii termojądrowej, ponieważ ma ona duży wpływ na zmienne i parametry wybrane do projektu. Połączenie jąder dwóch atomów wymaga ekstremalnego ciepła i ciśnienia. Odbywa się to w laboratorium przy użyciu bardzo silnych pól magnetycznych. Wcześniejsze konstrukcje reaktorów termojądrowych miały kształt torusa, zwanego tokamakiem, który naśladuje kształt pól magnetycznych występujących w naturze. Poniżej (po lewej) znajduje się ilustracja projektu Joint European Torus z Oxfordshire w Wielkiej Brytanii. Zdjęcia nie oddają dobrze skali reaktorów, które są o wiele wyższe od człowieka.
Niemcy podeszli do swojej konstrukcji znacznie ambitniej. Stellarator (po prawej) jest tak samo duży i ma pewne podobieństwa do tokamaka, ponieważ również ma kształt torusa (z dziurą w środku jak pączek). Jednak ci, którzy kochają matematykę, natychmiast zauważą ważną różnicę. Plazma w 7-X jest zagięta, zwinięta i jakby zapętlona na sobie pięć razy. Takie zachowanie jest przewidywane przez uogólnioną teorię węzłów, w której takie wzory są badane. Jeśli chodzi o to, dlaczego jest to bardziej wydajny projekt, odwołam się do analogii z wyżymaniem mokrego ręcznika.
Projekt tokamaka przypomina próbę wyciśnięcia wody z ręcznika za pomocą samego ściskania. Wszyscy w młodym wieku nauczyliśmy się, że o wiele bardziej efektywne jest wykręcanie szmaty, aby wydobyć z niej jak najwięcej wody. To właśnie w efekcie robi stellarator w punktach przegięcia; ruch skrętny wpisany w konstrukcję drastycznie zwiększa ciśnienie, które może być zastosowane do łączenia jąder, co z kolei – w teorii – powinno uwolnić więcej energii niż zostało włożone.
Naukowcy nie używają abstrakcyjnej teorii węzłów do modelowania tych pól, ponieważ nie są one wystarczająco dokładne w rzeczywistości. Teoria węzłów jedynie sugeruje ich kształt. Faktyczne obliczenie, jakich sił należy się spodziewać, wymaga współpracy przy projektowaniu. Obliczeniowa dynamika płynów odgrywa główną rolę w modelowaniu, po pierwsze, plazmy, a po drugie, pola magnetycznego. Kiedy znany jest już kształt, forma i gęstość plazmy potrzebnej do fuzji jąder, pozostaje kwestia parametryzacji pola magnetycznego i dobrania magnesów, które będą je generować.
Ten naukowy proces prowadzi do powstania cudownych magnesów w kształcie serpentyny, które prawdopodobnie powinny być dokładniej opisane jako superchłodzone magnesy nadprzewodzące. Jest to jedyny sposób na wytworzenie wystarczająco silnego pola magnetycznego. Obce kształty magnesów są potrzebne do zawijania plazmy pod siebie. W projekcie przewidziano 50 magnesów zakrzywionych i 20 płaskich, aby wygenerować wymagane natężenie i kształt pola. 50 zakrzywionych magnesów reprezentuje niewiarygodnie skomplikowany kształt, nawet ich profil przekroju zmienia się w miarę okrążania plazmy. A jednak uważam je za niesamowicie rzeźbiarskie, gotowe do odkrycia w muzeum sztuki nowoczesnej. I cały czas powracam do myśli, że wszystko czym są to model Natury. Po prostu kolejnym elementem we wszechświecie.
Zdjęcia zawarte w tym poście ledwo oddają sprawiedliwość formie. Każdy pierścionek jest indywidualnie przepiękny i chciałabym móc chodzić wokół nich w galerii, aby poczuć ich pełny efekt przestrzenny. Aby mieć lepsze wyobrażenie o tym, jak te obiekty wyglądają w 3D, zachęcam czytelników do obejrzenia filmu dołączonego do tego posta. Mam nadzieję, że da on lepsze poczucie tego, jaki rodzaj przestrzeni 3D tworzą te obiekty.