Inestabilidades magnetohidrodinámicas y relajación en tokamaks esféricos con columnas central de plasma.
Los tokamaks esféricos (STs, por sus siglas en inglés) presentan muchas ventajas para ser utilizados como un reactor de fusión. Una mejora adicional sugiere reemplazar el conductor central por una columna de plasma (PCC). En este caso, se pueden utilizar electrodos para generar una corriente a travé...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2019
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| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/810/1/Lampugnani.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | Los tokamaks esféricos (STs, por sus siglas en inglés) presentan muchas ventajas para ser utilizados como un reactor de fusión. Una mejora adicional sugiere reemplazar el conductor central por una columna de plasma (PCC). En este caso, se pueden utilizar electrodos para generar una corriente a través del PCC y producir el campo magnético toroidal. Más aun, la inyección de helicidad magnética (HI) por el PCC puede ser usada para formar y sostener la configuración mediante la relajación magnética.
Se estudiaron los equilibrios, la estabilidad y la dinámica de los tokamaks esféricos con una columna central de plasma (ST-PCC) y/o un cañón coaxial (ST-PCC-CG/STCG) en reemplazo del conductor central. Inicialmente, se resolvió de manera numérica la ecuación de Grad-Shafranov para calcular los equilibrios MHD ideales con cero y diferentes distribuciones de flujos magnéticos externos. Se han considerado casos con estados relajados, λ (λ = J • B=B"2) uniforme, y no relajados, λ no uniforme. Los resultados mostraron la posibilidad de producir configuraciones magnéticas interesantes, con elevada amplificación de flujo poloidal y factor de seguridad (q) similar al alcanzado en un tokamak. La estabilidad de este equilibrio fue estudiada calculando su contenido de energía magnética y mediante la realización de simulaciones no lineales, MHD resistivas. En las simulaciones dependiente del tiempo, los equilibrios fueron usados como condiciones iniciales y perturbados con los modos correspondientes al \tilt" y al\kink". La información obtenida de los cálculos numéricos y analíticos fue utilizada para producir mapas de estabilidad y así mostrar regiones de operación estable como función de la elongación, los flujos magnéticos externos, la distribución de corriente y el factor de amplicación.
Ademas, se ha demostrado la formación y el sostenimiento de conguraciones STPCC
con una elevada corriente toroidal y perles de q de relevancia mediante la inyección de helicidad (HI). En el régimen de sostenimiento se observaron elevados niveles de fluctuaciones, producidos por una inestabilidad de kink localizada en el PCC, con incrementos abruptos en la amplitud de los modos no asimétricos. También se estudio el dínamo producido por las fluctuaciones y la amplificación de flujo que este produce.
Adicionalmente, se han observado procesos de reconexión magnética y su contribución a la redistribución de la energía. Finalmente, cuando se detuvo la inyección de helicidad las fluctuaciones decayeron, permitiendo la aparición de superficies magnéticas cerradas. De esto surge la posibilidad de utilizar HI para formar ST-PCC junto con una combinación de forzado auxiliar de corriente (haces neutros y/o radiofrecuencias (RF)) con una elevada corriente de \bootstrap" para sostener una configuración libre de fluctuaciones. |
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