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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.43.2000.tde-30082006-121405
Documento
Autor
Nome completo
António Manuel Marques Fonseca
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2000
Orientador
Banca examinadora
Silva, Ruy Pepe da (Presidente)
Bosco, Edson Del
Vuolo, Jose Henrique
Título em português
Alguns Aspectos do Desempenho do Tokamak TCABR: Modelamento, Simulações e Resultados Experimentais.
Palavras-chave em português
Equilíbrio de Plasmas
Fusão Termonuclear Controlada
Modelagem e Simulação
Plasmas
Ruptura de um gás
Tokamaks
Resumo em português
Neste trabalho são abordados alguns aspectos do tokamak TCABR, particularmente no que diz respeito à ruptura do plasma, às descargas e ao sistema vertical. Desenvolveu-se um modelo zero-dimensional para modelagem das descargas, envolvendo 5 equações diferenciais. Com esse modelo obteve-se os perfis temporais de parâmetros importantes da descarga tais como: corrente de plasma, tensão de enlace, temperatura eletrônica, densidade eletrônica e densidade de partículas neutras. Verificou-se, com as simulações, a influência de parâmetros importantes no comportamento das descargas. A partir de resultados experimentais do TCA e do TCABR verificou-se a compatibilidade desses resultados com o modelo. Fez-se um estudo da ruptura do plasma no TCABR utilizando-se um modelo físico para os processos que envolvem a ruptura com o qual pode-se delimitar a região de ruptura que depois pode ser comparada com os resultados experimentais. Experimentalmente verificou-se que, para o TCABR, a ruptura ocorre para pressões entre 9.10-6 a 3.10-4 mbar e campos elétricos entre 2 e 10 V/m. A relação campo-pressão, E/p, na região de ruptura, está entre 3.107 e 5.108 V.m-1.bar-1. Foi também feito um estudo do sistema de controle realimentado do campo vertical onde determinou-se algumas funções de transferências importantes, particularmente para os blocos não lineares desse sistema. A partir de um programa computacional foi feito um mapeamento do campo vertical e do índice de curvatura do campo. Verificou-se que a razão entre a componente vertical do campo, no centro do vaso, e o valor correspondente de corrente que passa pelas espiras é de 3,5.10-5 T/A e o índice de curvatura do campo está em torno de 0,45.
Título em inglês
Some Aspects of the TCABR Tokamak Performance: Modeling, Simulations and Experimental Results.
Palavras-chave em inglês
Disruption of Gas
Modeling and Simulation
Plasma Equilibrium
Plasmas
Thermonuclear Fusion Control
Tokamaks
Resumo em inglês
In this work, some aspects of the TCABR tokamak are studied. In particular, some points concerned to the plasma breakdown, to discharge characteristics in tokamak mode and to the vertical field system are investigated. A zero-dimensional model has been developed, especially for this work, based on five differential equations involving the ohmic heating circuit and the conservation laws of energy, electrical charge and neutral particles. The model was used for simulating the TCABR plasma discharges. Therefore, time profiles of important plasma parameters like plasma current, loop voltage, electron temperature, electron density and neutral density, were obtained. Also, as a result of the simulations, was verified how the tokamak machine parameters and plasma parameters influence the behavior of the discharges. Some experimental results from the TCABR and TCA were compared with the results of the simulations. A study of the rupture of the plasma was carried out adopting a physical model that includes many physical processes. This model was used to delimit the breakdown region for TCABR tokamak machine and as a tool to understand the experimental data. Experimentally, it was observed that, for TCABR, the rupture occurs for pressures values between 1.10-5 to 3.10-4 mbar, and electric fields values between 2 and 10 V/m. The ratio electric field-pressure (E/p), in the rupture region, is between 3.107 and 5.108 V.m-1.bar-1. For the control system of the vertical field we obtained some transfer functions mainly for the non-linear blocks of the system that have been used in the experimental tests. A computer program was developed to obtain the map of the magnetic vertical field lines and the index of curvature of the field. Finally it was verified that, in the center of the vessel, the ratio between the magnetic vertical field to the electric current that flows in the vertical coils is, 3.5.10-5 T/A and the index of curvature of the field is ~0.45.
 
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Data de Publicação
2006-09-13
 
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