Cálculo de equilibrios toroidales en plasma de fusión nuclear.
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...
Guardado en:
| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2017
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/657/1/Montes.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | 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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