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Transporte de linhas de campo magnético e de partículas em tokamaks e modelagem de plasmas para estudo de deposição e corrosão

Processo: 13/03401-6
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de junho de 2013 - 31 de maio de 2015
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
Pesquisador responsável:Marisa Roberto
Beneficiário:Marisa Roberto
Instituição-sede: Divisão de Ciências Fundamentais (IEF). Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Pesq. associados:Gilberto Petraconi ; Iberê Luiz Caldas ; Rodrigo Savio Pessoa
Assunto(s):Caos (sistemas dinâmicos)  Tokamaks  Plasma (microeletrônica)  Descarga elétrica 

Resumo

Barreiras para o transporte de linhas de campo magnético possuem um papel importante na área de fusão controlada em tokamaks. Através de dispositivos que causam perturbações externas, que pode ser um limitador ergódigo, o qual perturba superfícies racionais na borda da coluna de plasma, é possível a formação de uma camada com linhas caóticas nessa região. Com um perfil de fator de segurança não-monotônico, tem-se, além da camada caótica, a formação de uma barreira interna de transporte, que dificulta ou impede o transporte das linhas de campo. Através de uma formulação Hamiltoniana, o escape das linhas de campo em direção às paredes do tokamak foi investigado usando um limitador ergódigo para produzir as perturbações ressonantes. Barreiras de transporte chamadas de toro robusto e barreiras labirínticas, as quais podem influenciar no transporte das linhas de campo magnético em direção às paredes do tokamak também foram investigadas. Inúmeros trabalhos têm se dedicado ao estudo de tokamaks com divertores poloidais, já que o propósito de um divertor é redirecionar o escape do plasma em direção a separatriz. Construímos um modelo para o estudo de tokamaks com divertor usando um mapa conservativo para o equilíbrio MHD, que apresenta um ponto de X, seguindo a metodologia apresentada por Morrison e Abbamonte. A vantagem da construção deste mapa reside no fato de que podemos escolher um perfil de fator de segurança relacionado à uma configuração magnética realista, portanto, ligado aos parâmetros reais de máquinas de confinamento toroidal. Aplicamos tal metodologia para um tokamak de seção circular incluindo perturbação ressonante. Investigamos o transporte de linhas de campo magnético com seção transversal com elongação, tais como a que existe em tokamks como o ITER. Propõe-se dar continuidade a este trabalho, inserindo-se no modelo proposto, perfis de fator de segurança como os previstos para o tokamak ITER e a partir daí estudar os efeitos de tais perfis sobre os fenômenos de transporte. Esta parte será feita em colaboração com o Dr. Todd E. Evans, da General Atomics, EUA. Propõe-se também estudar a turbulência causada por ondas de deriva em pasmas de fusão. Será feito um modelo numérico que permitirá simular as ondas de deriva que surgem devido à não uniformidade eletrostática do plasma em confinamento magnético toroidal. O transporte anômalo de partículas observado na borda de tokamaks, gerado pela flutuação do potencial elétrico do plasma, pode degradar o confinamento do plasma de acordo com a amplitude da flutuação. Esse transporte depende, também, da não uniformidade, i. e., do cisalhamento dos campos elétrico e magnético. Também se propõe investigar o transporte de partículas em tokamaks através de simulação computacional usando o código Cronos. Pretende-se investigar o equilíbrio MHD usando um perfil de corrente toroidal invertida com o código Cronos. Também foi buscada uma solução analítica da Equação de Grad-Shafranov, com corrente toroidal negativa que produz ilhas magnéticas próximas ao eixo magnético. Investigou-se a influência destas ilhas sobre os fenômenos de transporte.Além disto pretende-se estudar a modelagem de plasmas de baixa pressão para descargas de rádio-frequência em reatores capacitivo e indutivo, através do código PIC/MCC e modelo global. (AU)

Publicações científicas (5)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
TONELI, D. A.; PESSOA, R. S.; ROBERTO, M.; GUDMUNDSSON, J. T. A volume averaged global model study of the influence of the electron energy distribution and the wall material on an oxygen discharge. JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS, v. 48, n. 49 DEC 16 2015. Citações Web of Science: 8.
TONELI, D. A.; PESSOA, R. S.; ROBERTO, M.; GUDMUNDSSON, J. T. On the formation and annihilation of the singlet molecular metastables in an oxygen discharge. JOURNAL OF PHYSICS D-APPLIED PHYSICS, v. 48, n. 32 AUG 19 2015. Citações Web of Science: 22.
MARTINS, CAROLINE G. L.; ROBERTO, MARISA; CALDAS, IBERE L. Magnetic Field Line Stickiness in Tokamaks. IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE, v. 42, n. 10, 1, SI, p. 2764-2765, OCT 2014. Citações Web of Science: 2.
MARTINS, CAROLINE G. L.; ROBERTO, M.; CALDAS, I. L. Delineating the magnetic field line escape pattern and stickiness in a poloidally diverted tokamak. Physics of Plasmas, v. 21, n. 8 AUG 2014. Citações Web of Science: 2.
ROSALEM, K. C.; ROBERTO, M.; CALDAS, I. L. Influence of the electric and magnetic shears on tokamak transport. NUCLEAR FUSION, v. 54, n. 6 JUN 2014. Citações Web of Science: 3.

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