Separação da separatrix e pegadas magnéticas no TCABR

• Processo: 23/15651-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física dos Fluídos, Física de Plasmas e Descargas Elétricas
• Pesquisador responsável: Gustavo Paganini Canal
• Beneficiário: Júlia Rodriguez Richieri
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/04857-2 - Desenvolvimento de um conjunto inovador de bobinas de controle de ELMs para o tokamak TCABR, AP.JP
• Assunto(s): Tokamaks
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Campos RMP | pegadas magnéticas | tokamak | Fusão termonuclear controlada

Resumo

Em plasmas com desviadores magnéticos perfeitamente axissimétricos, a separatriz de equilíbrio associada a um ponto X é composta por uma variedade estável e uma variedade instável que se sobrepõem perfeitamente. Quando campos magnéticos não axissimétricos perturbam tal configuração axissimétrica, as variedades estáveis e instáveis não se sobrepõem mais e estruturas topológicas complexas, conhecidas como emaranhados homoclínicos, surgem da intersecção entre essas variedades. Este processo é geralmente conhecido como divisão de separatrizes. Essas variedades oscilam e aumentam suas excursões à medida que se aproximam assintoticamente de um ponto X, formando estruturas comumente chamadas de lóbulos magnéticos, que atuam como a fronteira do plasma nesse novo equilíbrio perturbado. Quando as linhas de campo do interior do volume de plasma perturbado se conectam as placas do desviador através de interseções dos lóbulos magnéticos com as placas do desviador, estruturas denominadas pegadas magnéticas aparecem nas placas. As pegadas magnéticas consistem em várias listras que são periódicas na direção toroidal, n, com o número de estrias sendo relacionado ao número do modo toroidal da perturbação. Por exemplo, uma perturbação com n = 3 cria 3 listras nas placas. No entanto, quando vários modos estão presentes, o número real de estrias pode variar. A forma das pegadas magnéticas, portanto, depende fortemente da amplitude dos lóbulos magnéticos e do conteúdo harmônico da perturbação. A maior parte do calor e das partículas exauridas pelo plasma é depositada nas pegadas magnéticas e, dependendo das condições do plasma, pontos quentes prejudiciais podem aparecer sobre a superfície das placas do desviador, reduzindo assim a vida útil destes componentes. Controlar a interseção dos lóbulos magnéticos com as placas do desviador é essencial para manter a integridade dos componentes voltados para o plasma, pois controla os níveis de calor e a deposição de partículas na superfície das placas do desviador. O objetivo principal deste trabalho é estudar a estrutura das pegadas magnéticas que aparecerão no tokamak TCABR para os diferentes cenários de plasma previstos. Para isso, o aluno implementará um código numérico para calcular as pegadas magnéticas e irá utilizá-lo para fornecer informações sobre a presença de pontos quentes nas placas do desviador do TCABR.