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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2022.tde-26072022-083016
Document
Author
Full name
Gabriel Cardoso Grime
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2022
Supervisor
Committee
Caldas, Ibere Luiz (President)
Carvalho, Ricardo Egydio de
Szezech Junior, Jose Danilo
Title in Portuguese
Influência do perfil magnético sobre barreiras de transporte sem cisalhamento
Keywords in Portuguese
Sistemas Hamiltonianos
Tokamak
Transporte
Abstract in Portuguese
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.
Title in English
Magnetic profile influence on shearless transport barriers
Keywords in English
Hamiltonian Systems
Tokamak
Transport
Abstract in English
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)
Publishing Date
2023-10-09
 
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