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Thèse de Doctorat
DOI
10.11606/T.43.1994.tde-31082012-154827
Document
Auteur
Nom complet
Maria Celia Ramos de Andrade
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 1994
Directeur
Jury
Caldas, Ibere Luiz (Président)
Galvao, Ricardo Magnus Osorio
Sakanaka, Paulo Hiroshi
Silva, Ruy Pepe da
Ziebell, Luiz Fernando
Titre en portugais
Interação da onda híbrida inferior com os íons rápidos no Tokamak JET
Mots-clés en portugais
Aquecimento em Tokamaks
Interação de íons altamente energéticos com a onda híbrida inferior
Uso de ondas de rádio frequência para geração de corrente em Tokamaks
Resumé en portugais
As tentativas de se conseguir um funcionamento contínuo para o tokamak e as perspectivas de estabilização de oscilações MHD através do controle do perfil de corrente, motivaram pesquisas que levassem a uma forma de geração de corrente não indutiva. Uma das possíveis alternativas para atingir esta meta é a injeção de ondas de alta freqüência como, por exemplo, ondas na freqüência híbrida inferior ou Lower Hybrid (LH), que impulsionam elétrons através do amortecimento de Landau na direção paralela ao campo magnético toroidal, tomando-os capazes de transportar corrente. Nos futuros reatores, entretanto, a absorção da onda pelas partículas de 3.5 MeV, conforme o que é previsto, e que ocorre através do amortecimento de Landau na direção perpendicular ao campo magnético, pode diminuir a eficiência do método descrito acima. Nosso objetivo, neste trabalho, é simular a interação LH-partículas com a interação entre a onda LHe os íons rápidos do plasma, que atingem até alguns MeV de energia e que são provenientes do aquecimento de íons de minoria pela onda ciclotrônica de íons (IC). Estes fenômenos podem ser descritos através de uma equação de Fokker-Planck uni-dimensional, no espaço de velocidades, onde os termos de difusão quase-linear, correspondentes à injeção das ondas IC e LH, estão presentes juntamente com os termos colisionais, que representam a termalização dos íons rápidos sobre um plasma maxwelliano. Apresentamos, aqui, as primeiras evidências experimentais da interação LH-íons rápidos no tokamak JET. A análise de dados foi baseada na observação do conteúdo energético dos íons de minoria e das taxas de emissão de raios e de nêutrons no plasma, toda vez que a onda LH estava presente simultaneamente ao aquecimento com ondas IC. Observamos, nesta situação, que há um aumento de cerca de 20% do conteúdo energético dos íons rápidos, que corresponde a uma potência da onda absorvida de até, aproximadamente, 25%, dependendo dos parâmetros do plasma. O aumento de emissão de raios e de nêutrons, provenientes das reações de fusão, também confrrmou o aumento de energia dos íons rápidos quando a onda LH estava presente. Análises com FFT em experimentos onde a potência da onda estava 100% modulada, propiciaram o estudo da absorção de potência da onda LH de acordo com os níveis de superposição dos dois perfis de deposição sobre o plasma (ICe LH).
Titre en anglais
Interaction of Lower Hybrid Waves with Fast Ions in JET
Mots-clés en anglais
Fast Ions
Lower Hybrid waves
radio frequency waves for heating and current drive in tokamaks
Resumé en anglais
Attempts to achieve a steady-state operation in a reactor regime and the possibilities of stabilising MHD oscillations by controlling the plasma current density profile motivated studies of different methods of generating non-inductive current in reactor scenarios. The injection of Lower Hybrid waves (LH) in tokamak plasmas is considered as a possible route to reach this goal and has been successfully employed to generate plasma current by transferring momentum to the electrons in the direction parallel to the magnetic field through Electron Landau Damping (ELD). However, in a reactor operation regime, LHCD (Lower Hybrid Current Drive) efficiency can be affected, as it is predicted, by the damping of the wave on the 3.5 MeV particles, produced during fusion reactions. This interaction occurs through perpendicular Landau Damping since the particles can be considered as unmagnetized. In this work, the interaction of LH waves with particles is simulated through the interaction between the LH wave and ICRH driven minority íons, that can reach energies up to few MeV. Both phenomena can be described by a 1-D Fokker-Planck equation in velocity space that includes both quasi-linear diffusion coefficients due to ICRH and LH waves and collision terms which represent the fast ions slowing-down over a maxwellian plasma Once this Fokker-Planck equation is solved, the fast ion distribution function can be obtained in order to provide information on the fast minority íons. The first experimental evidence of the interaction of LH waves with ICRH minority íons in the MeV energy range is presented in this work. This interaction was detected in JET through measurements of the fast ion energy, ray and neutron ernission rates and by means of Fast Fourier Transform (FFT) analysis in experiments with 100% LH power modulation. An increase has been observed of approximately 20% in the fast ion energy content which corresponds about to 25% of LH power absorbed by the fast minority ions, depending on the plasma parameters. The increase of ray and neutron rates ernitted in the plasma and the FFT analysis confirm, respectively, the fast ion energy increase and a better damping of the wave when the overlap between IC and LH deposition profiles is maxirnized.
 
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45324ANDRADE.pdf (18.43 Mbytes)
Date de Publication
2012-08-31
 
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