Dissertação

Analytical studies of energetic particle resonances in tokamaks EVALUATED

O objectivo do trabalho consiste em modelizar analiticamente a condição de ressonância entre partículas rápidas e ondas de Alfvén num tokamak. Em particular, considera-se a interacção de partículas α resultantes de reacções de fusão com TAEs (Toroidicity-induced Alfvén Eigenmodes) para o cenário de 15 MA do Reactor Termonuclear Experimental Internacional (ITER). Pretende-se desenvolver um formalismo para identificar as órbitas das partículas em ressonância com os TAEs. Demonstra-se, partindo do formalismo de Porcelli, que as partículas com a energia de formação dos alfas de fusão são as mais eficientes a trocar energia com os TAEs. Escreve-se a condição de ressonância mantendo apenas termos de ordem zero e obtém-se previsões analíticas discordantes dos dados numéricos do CASTOR-K, justificando a necessidade de ordens superiores. Para fazê-lo consistentemente, deriva-se um modelo analítico para equilíbrios magnéticos locais, ajustando os parâmetros com base no código HELENA. Obtém-se um modelo analítico para as órbitas passantes de partículas carregadas partindo do formalismo de Littlejohn para o movimento de centros-guia. O equilíbrio local e as órbitas analíticas demonstram boa concordância com os resultados numéricos. Obtém-se expressões analíticas para as frequências de trânsito poloidal e toroidal das partículas com erros inferiores a 1% e conclui-se que o método possibilita a avaliação comparativa de códigos focados no movimento de centros-guia. Escreve-se a condição de ressonância analítica e obtém-se as propriedades orbitais das partículas ressonantes. Conclui-se que os resultados reproduzem aproximadamente o comportamento numérico, providenciando estimativas analíticas para as órbitas das partículas que transferem mais energia para os TAEs.
Tokamak, ITER, ressonância onda-partícula, partículas alfa, ondas de Alfvén, TAEs

Novembro 4, 2016, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Nuno Filipe Gomes Loureiro

Massachusetts Institute of Technology (MIT)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Paulo Jorge Rodrigues

Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear (IPFN)

Especialista