Efeitos de rotação sobre estabilidade de ondas geodésicas e de Alfvén no plasma de um tokamak

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Souza, Fábio Camilo de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Alfvén waves; Fusão nuclear; geodesic acoustic modes; modos acústico geodésicos; Nuclear fusion; ondas de Alfvén; tokamak
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-16122024-114817/

Neste trabalho são discutidos alguns tópicos sobre a dinâmica e aplicações de Modos Acústicos Geodésicos (GAMs Geodesic Acoustic Modes) e de Ondas de Alfvén em tokamaks, que são relevantes em plasmas no regime de ignição termonuclear dos reatores à fusão. Os GAMs são oscilações presentes devido à curvatura geodésica nas superfícies magnéticas e são caracterizados por oscilações com simetria axial do potencial de plasma, ou seja, oscilações com número de onda toroidal N=0, e número de onda poloidal, M=0 acoplado com M=±1,±2, Eles desempenham um papel fundamental no transporte anômalo de partículas e energia, principalmente na periferia turbulenta da coluna de plasma. As Ondas de Alfvén são ondas que se propagam em plasmas magnetizados ao longo do campo magnético de equilíbrio, em resposta a perturbações neste campo. Em tokamaks, elas adquirem fundamental importância devido aos autos modos toroidais de Alfvén (TAEs Toroidal Alfvén Eigenmodes), que são autos modos excitados nos chamados vãos (gaps) do contínuo de Alfvén, semelhantes à estrutura de bandas em materiais periódicos. Além disso, GAMs e TAEs podem ser utilizados como instrumentos de diagnóstico de parâmetros de plasma em tokamaks. Neste trabalho, os GAMs são tratados de forma mais aprofundada. Partindo doo do potencial elétrico, são desenvolvidos três modelos a partir da oscilação do potencial de plasma para encontrar Modo Acústico Geodésico. Os modelos são desenvolvidos com base na Equação de Deriva Cinética (Drift Kinetic Equation), combinada com simulações do código NOVA, baseado na Teoria Magnetohidrodinâmica (MHD). O primeiro modelo leva em conta a influência da injeção de partículas neutras energéticas paralela ao campo magnético de equilíbrio, e os efeitos de rotação das partículas do plasma. As previsões desse modelo são comparadas a resultados experimentais obtidos no tokamak COMPASS. O segundo e terceiro modelos se aplicam a disparos com direção de injeção das partículas neutras formando um ângulo com o campo. Enquanto o segundo modelo aborda a ressonâncias de GAM com a translação toroidal de partículas energéticas na velocidade crítica, o terceiro modelo se aplica a ressonâncias próximas da velocidade de injeção, comparando com resultados experimentais obtidos no tokamak DIII-D. Uma descrição introdutória das ondas de Alfvén é apresentada e iniciado um modelo para descrever sua interação com os Modos Acústicos Geodésicos. Diferentemente do estudo de GAMs, essa descrição é baseada no modelo Magnetohidrodinâmico (MHD), com auxílio do código NOVA.