Resumo
O modo de alto confinamento é visto como o regime operacional mais promissor para se obter usinas de fusão economicamente viáveis baseadas no conceito de tokamak. Uma característica particular desses plasmas de alto confinamento é a presença de instabilidades repetitivas, conhecidas como edge localized modes (ELMs), que causam altíssimos fluxos de calor nas placas do desviador. A erosão causada por esse alto fluxo de calor pode reduzir significativamente o tempo de vida do divertor, gerando assim a necessidade de instalar bobinas de controle de ELMs em máquinas de grande porte. Tem sido amplamente demonstrado que a presença de perturbações magnéticas ressonantes (resonant magnetic perturbations - RMPs) não-axissimétricas, criadas por correntes fluindo em bobinas fora do plasma, podem ser usadas para suprimir ELMs e, por esta razão, bobinas de controle de ELMs foram adicionadas ao projeto base do ITER. No entanto, embora tais bobinas têm sido usadas com sucesso para suprimir ELMs em vários tokamaks, a modelagem numérica dessas descargas revela que os modelos físicos existentes ainda não são capazes de reproduzir a maioria das observações. A falta de um modelo físico confiável que descreva o impacto de campos RMP em plasmas de tokamak é uma questão fundamental quando se tenta prever a resposta de plasmas criados no ITER a campos RMP. Para melhorar a confiabilidade dos resultados destes códigos, experimentos cuidadosamente projetados para validar modelos físicos estão sendo realizados em vários tokamaks. Esta proposta de pesquisa visa projetar, construir e testar um conjunto único e inovador de bobinas RMP para TCABR que permita a validação experimental detalhada de modelos físicos RMP em uma ampla gama de cenários de plasma, geometrias de bobinas RMP e espectros de campo magnético perturbado. Este novo conjunto de bobinas RMP tem a capacidade de aplicar campos RMP estáticos ou rotativos (até 10 kHz) com harmônicos toroidais dominantes tão altos quanto n = 9, tanto do lado do campo baixo quanto do lado do campo alto - algo que nunca foi realizado em nenhum tokamak existente. No entanto, para mitigar os riscos de danificar a câmara de vácuo do TCABR, foi decidido que é mais seguro, primeiramente, desenvolver todo o know-how nacional em uma réplica de 72 graus da câmara de vácuo original do TCABR que está disponível no Laboratório de Física de Plasmas do Instituto de Física da Universidade de São Paulo. Essa réplica servirá, portanto, como uma bancada de trabalho na qual todas as diferentes soluções tecnológicas poderão ser testadas com segurança sem arriscar a câmara de vácuo original do TCABR. Portanto, o objetivo deste projeto é desenvolver e testar as tecnologias críticas para que a implementação completa da atualização do TCABR possa ser planejada em bases sólidas. (AU)
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