Dissertação
Pulse generator for DC discharge plasmas for particle accelerators EVALUATED
A experiência AWAKE, em curso no CERN, explora a utilização de feixes de protões ultra relativistas para acelerar electrões em plasmas. Desenvolvimentos futuros neste tipo de experiências vão depender da existência de plasmas com comprimentos escaláveis até quilómetros. A médio prazo a experiência AWAKE terá um comprimento de aceleração estendido dos actuais 10 m até 50 m. Plasmas com as características adequadas para estas experiências não têm precedente, e estão a ser desenvolvidos utilizando descargas em gás de corrente directa (DC). Neste método, o plasma é ionizado e aquecido por uma corrente entre dois eléctrodos, imersos num gás contido num tubo dieléctrico. Cada descarga estará contida entre electrões separados por distâncias de 1 m a 30 m. Esta dissertação descreve o desenvolvimento de um gerador de impulsos para produzir plasmas para a experiência AWAKE. Este gerador utiliza dois impulsos distintos para o processo de ignição e aquecimento do plasma. Em primeiro lugar a ignição é obtida com tensões até aos 120 kV, gerada por um conversor flyback, que conduz o plasma a um arco de baixa corrente (10 A) baixando a impedância do plasma. Isto permite ao segundo impulso, consistindo numa descarga capacitiva de baixa tensão (até aos 10 kV), aumentar a corrente do arco até aos 400 A, levando a uma temperatura de plasma de aproximadamente 1 eV e uma fracção de ionização perto de 1. Esta topologia de duplo impulso reduz significativamente o custo e o tamanho do gerador.
outubro 28, 2021, 12:0
Publicação
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Orientação
ORIENTADOR
Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)
Professor Catedrático