Cálculo de equilibrios toroidales en plasma de fusión nuclear.

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El tokamak es un dispositivo toroidal diseñado para confinar magneticamente un plasma de alta temperatura con el objetivo de obtener energía de la fusión de núcleos livianos, siendo considerado el mayor candidato a convertirse en el primer tipo de reactor de fusión nuclear viable. Dentro del plas...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Montes, Pablo, E.
Formato: Tesis NonPeerReviewed
Lenguaje:Español
Publicado: 2017
Materias:
Física de fluidos y plasmas
Magnetic confinement
Confinamiento magnético
Plasma
Magnetohydrodynamics
Magnetohidrodinámica
[Nuclear fusion
Fusión nuclear
Finite element, Elementos finitos]
Acceso en línea:http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/657/1/Montes.pdf
Aporte de:
Repositorio Institucional Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro (RICABIB) de Instituto Balseiro
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description El tokamak es un dispositivo toroidal diseñado para confinar magneticamente un plasma de alta temperatura con el objetivo de obtener energía de la fusión de núcleos livianos, siendo considerado el mayor candidato a convertirse en el primer tipo de reactor de fusión nuclear viable. Dentro del plasma, las líneas de campo magnético forman superficies magnéticas cerradas, que pueden ser identificadas por su cantidad de flujo magnético. En este sentido, la ecuación de Grad-Shafranov permite calcular la posición de estas superficies junto con su cantidad de flujo magnético poloidal en la condición de equilibrio de fuerzas MHD. Esta última es una ecuación elíptica de segundo orden en general no lineal. El enfoque de esta tesis es desarrollar un método que permita el cálculo del término no lineal de la ecuación de Grad-Shafranov partiendo de la información de los perfiles del factor de seguridad q y de presión, con el objetivo último de poder acoplar la resolución del equilibrio de fuerzas MHD con códigos que resuelven las ecuaciones de los procesos de transporte. Esta tesis esta organizada de la siguiente manera: En el capítulo 1 introducimos algunos conceptos de fusión nuclear y presentamos a los reactores tipo Tokamak junto con el modelo MHD ideal. Luego, en el capítulo 2, desarrollamos y discutimos la ecuación de Grad-Shafranov y presentamos algunas figuras de merito de interés. En el capítulo 3 introducimos el formalismo de elementos finitos implementado a la resolución de la ecuación de Grad-Shafranov. Posteriormente, en el capitulo 4, introducimos el formalismo de coordenadas de flujo y desarrollamos un método que permite estimar el término de la derecha de la ecuación de Grad-Shafranov partiendo de la información típica provista por los códigos de transporte. Este mismo método puede ser utilizado para estimar equilibrios con perfiles de q y p prescritos. Finalmente, en el capítulo 5, implementamos el método para encontrar equilibrios representativos de escenarios de operación previstos para el reactor ITER, y reproducimos la evolución de la condición de equilibrio en una simulación de difusión magnética en el reactor D3D.
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