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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2022.tde-26072022-083016
Documento
Autor
Nome completo
Gabriel Cardoso Grime
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2022
Orientador
Banca examinadora
Caldas, Ibere Luiz (Presidente)
Carvalho, Ricardo Egydio de
Szezech Junior, Jose Danilo
Título em português
Influência do perfil magnético sobre barreiras de transporte sem cisalhamento
Palavras-chave em português
Sistemas Hamiltonianos
Tokamak
Transporte
Resumo em português
Perturbações na borda de plasmas confinados agneticamente geram turbulência e alto transporte de partículas. Este transporte tem origem na deriva ExB causada por flutuações eletrostáticas e pode ser eduzido utilizando perfis específicos de campo elétrico, gerando barreiras de transporte no plasma. Entretanto, os mecanismos de formação dessas barreiras não são bem compreendidos. Nesta dissertação investigamos a influência do perfil de campo magnético do plasma sobre a formação e destruição de barreiras de transporte. Utilizamos um modelo Hamiltoniano que descreve a trajetória de partículas sujeitas à deriva E × B, devido aos campos de equilíbrio, e às flutuações eletrostáticas. Integrando numericamente as equações diferenciais deste modelo identificamos órbitas invariantes resistentes à perturbação, nomeadas Barreiras de Transporte sem Cisalhamento (BTSC). Analisamos como essas barreiras são formadas e destruídas variando o perfil do campo magnético. Utilizando um perfil não monotônico encontramos mais de uma BTSC. Aproximando as equações do modelo eduzimos um mapa com dinâmica similar às equações diferenciais. Concluímos que múltiplas BTSC são possíveis utilizando perfil não monotônico de campo magnético e, a partir do mapa, que elas têm origem em bifurcações decorrentes de sua não monotonicidade.
Título em inglês
Magnetic profile influence on shearless transport barriers
Palavras-chave em inglês
Hamiltonian Systems
Tokamak
Transport
Resumo em inglês
Edge perturbations in magnetic confined plasmas generate turbulence and high particle transport. This transport arise from ExB drift due to electrostatic fluctuations and can be reduced using specific electric field profiles, creating plasma transport barriers. However, the formation mechanisms of these barriers is not well understood. In this work, we investigate the influence of the plasma magnetic field profile on the formation and destruction of transport barriers. We apply a Hamiltonian model to describe the trajectory of particles subject to ExB drift due to equilibrium fields and electrostatic fluctuations. Integrating numerically the equations of this model, we identify perturbation resistant invariant orbits, named Shearless Transport Barriers (STB). We analyze how these barriers are created and destroyed modifying the magnetic profile. Applying nonmonotonic profiles, we find more than one STB. Approximating the model equations we derive a map with similar dynamics to the model's differential equations. We concluded that multiple STB are possible when nonmonotonic magnetic profiles are applied and, from the map, that his origin is from bifurcations due to the nonmonotonicity.
 
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Dissertation.pdf (21.49 Mbytes)
Data de Publicação
2023-10-09
 
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