Uma modernização significativa do tokamak TCABR - uma máquina operada pelo Insti- tuto de Física da Universidade de São Paulo, está sendo projetada. Parte dessa modernização está na instalação de duas bobinas de campo poloidal (PF) adicionais, aumentando esse número de 14 para 16. Isso permitirá ao TCABR criar plasmas com uma vasta variedade de formatos, incluindo plasmas limitados pela parede bem como plasmas com desviadores com pontos-X únicos, pontos-X duplos e desviadores snowflakes. A criação de um plasma com um determinado formato requer o conhecimento prévio da evolução das correntes elétricas em cada uma das bobinas magnéticas. Neste trabalho, apresentamos o desenvolvimento de um modelo computacional que calcula a evolução dessas correntes tendo como base um pequeno conjunto de parâmetros de entrada que devem ser fornecidos em pontos específicos no tempo, como a corrente de plasma, o beta normalisado, a posição da última superfície de fluxo fechada, e pontos de restrição como pontos-X. Esse modelo, portanto, nos permite projetar a evolução do plasma durante toda a descarga. O núcleo desse modelo consiste em equações de circuito que representam o acoplamento eletromagnético entre as bobinas mag- néticas, a câmara de vácuo e o plasma. A inclusão da câmara de vácuo no modelo nos permite uma previsão mais realista da atenuação do campo elétrico toroidal na região do plasma e o cálculo auto-consistente das correntes induzidas na câmara de vácuo, cujo impacto no formato do plasma deve ser compensado pelas bobinas PF. Ainda mais, esse modelo, acoplado com um código de construção de equilíbrio, permite a geração de um equilíbrio MHD para o TCABR, garantindo uma melhor estimativa da evolução temporal de cada corrente e voltagem. Neste trabalho, a evolução temporal de oito cenários de plasma foram modelados utilizando o código desenvolvido. Durante essa modelagem, foi observado que para manter uma cor- rente de plasma no flat top de até Ip = 110 kA por até 1 s, as fontes de potência do sistema ohmico e das bobinas PF terão que operar nos quatro quadrantes de um espaço operacional tensão-corrente e fornecer, respectivamente, tensões e correntes de até ±2.3 kV/±24 kA, para controle da corrente plasma, e ±300 V/±9 kA, para controle de posição e formato do plasma.

A significant upgrade is being designed for the TCABR tokamak - a machine operated at the Institute of Physics of the University of São Paulo, Brazil. As part of this upgrade, two addi- tional poloidal field (PF) coils will be installed, increasing its number from 14 to 16. This will allow TCABR to create plasmas with a large variety of shapes, including wall-limited plasmas with significant elongation, positive and negative triangularity, and squareness, as well as diverted plasmas such as single-nulls, double-nulls and snowflakes. The creation of a plasma with a particular shape requires the prior knowledge of the evolution of each magnetic coil current. In this work, we present the development of a computational model that calculates these coil current evolutions based on a small set of input parameters that must be given at specified values of time, such as plasma current, normalised beta, the location of the last closed flux surface, and constraint points such as X-points. This model, therefore, allows for the design of the plasma evolution during the entire discharge. The core of this model consists of circuit equations that represent the electromagnetic coupling between magnetic coils, vacuum vessel and the plasma. The inclusion of the vacuum vessel in the modeling allows for a more realistic prediction of the toroidal electric field attenuation in the plasma region, the self-consistent calculation of induced vessel currents and their impact on the plasma shape, which must be somehow compensated by the PF coil current. Moreover, this model, coupled with an MHD equilibrium code, enables the generation of synthetic MHD equilibria for TCABR, ensuring a better estimation of the time evolution of each coil current and voltage. These MHD equilibria also account self-consistently for the presence of the bootstrap current. Eight plasma scenarios were designed and it was observed that to maintain a flat top plasma current of up to Ip = 110kA for up to 1s, the OH and the PF coils power supplies will have to operate in the four quadrants of a current-voltage operational space and provide voltages and currents, respectively, up to ±2.3 kV/±24 kA, for controlling the plasma current, and up to ±300 V/±9.0 kA, for controlling plasma position and shape.