Transporte em sistemas caóticos descritos por mapas com aplicação em plasmas de fusão

• Autor(a) principal: Tiago Kroetz
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA
• Texto Completo: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1562
• topic: Controle de plasmas; Dispositivos tokamak; Propriedades de transporte; Sistemas dinâmicos; Caos; Campos magnéticos; Limitadores (reatores de fusão); Processos ergódicos; Física de plasmas; Física

Neste trabalho foram estudadas algumas propriedades de transporte de sistemas dinâmicos caóticos descritos por mapas. O trabalho tem seu foco principal em plasmas de fusão gerados em reatores denominados tokamaks. Primeiramente foi estudado o transporte de linhas de campo magnético em plasmas de cisalhamento reverso perturbado por um Limitador Magnético Ergódico (LME) em tokamaks de seção transversão circular. A deposição de linhas de campo magnético é caracterizada por padrões de estruturas denominados ``footprints';'; magnéticos. Os "footprints';'; surgem devido aos vestígios deixados pela sela caótica das linhas de campo. Para os intervalos de fator de segurança estudados, estes efeitos na parede da câmara estão associados com o grudamento de linhas de campo e canais de escape devido a cadeias de ilhas internas próximas à última superfície de fluxo não-destruída. Neste trabalho também exploramos um método de construção de um mapa integrável simplético bidimensional, associado a um sistema hamiltoniano, dado um conjunto de pontos fixos e curvas invariantes. O método foi utilizado para encontrar o mapa de Poincaré não-perturbado para linhas de campo em tokamaks de alta razão de aspecto com um desviador poloidal. O mapa integrável foi então perturbado por uma perturbação impulsiva que descreve uma ressonância assimétrica na borda do plasma. O mapa perturbado não-integrável é aplicado para estudar a estrutura de linhas de campo magnético abertas na região entre o plasma e a parede da câmara. Com isto foram reproduzidos os principais aspectos de transporte obtidos por integração numérica das equações de linhas de campo magnético, tais como: comprimentos de conexão e "footprints';'; magnéticos na placa do desviador. Otimizamos o mapa encontrado através deste método introduzindo um potencial formado por seis parábolas unidas suavemente dispostas a formar um potencial com dois pontos de mínimo. Com isto o mapa resultante se mostrou mais versátil e capaz de reproduzir superfícies com topologias bastante particulares. Outro modelo desenvolvido neste trabalho reproduz superfícies magnéticas de tokamaks munidos de desviadores, com escolhas específicas de: posição do ponto de X, triangularidade, elongação e eixo magnético. O modelo é composto por um conjunto de condutores infinitos paralelos conduzindo corrente elétrica. Utilizamos cinco condutores para reproduzir a topologia das superfícies magnéticas similares ao do International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Com isto estudamos algumas propriedades da camada estocástica formada próximo à separatriz.