Description
Los dispositivos toroidales basados en confinamiento magnético para propiciar las reacciones de fusión en un reactor termonuclear prometen ser la solución al problema energético; sin embargo, uno de los retos actuales consiste en mejorar las condiciones de estabilidad de la columna de plasma en el régimen de alto confinamiento, donde surgen un gran número de inestabilidades. Entre estos se encuentran los modos de borde exterior, inestabilidades que se ubican en la periferia del plasma y promueven su fuga y su rápido enfriamiento.
Estudios de nuevos escenarios que eviten o mitiguen estos fenómenos requieren que se establezcan límites de estabilidad basados en factores geométricos y de valores apropiados de campo. Con esta motivación, en esta propuesta de investigación se plantea el estudio numérico de la dinámica 3D del plasma confinado en un reactor tokamak esférico. Para tal fin se establecerán condiciones de equilibrio a través de la ecuación de Grad-Shafranov, las cuales se someterán a perturbaciones que permitan determinar los límites de estabilidad magnetohidrodinámica. Finalmente se plantea establecer las principales diferencias y similitudes del equilibrio y estabilidad entre dos columnas de plasma con D-shapes opuestos.
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Toroidal devices based on magnetic confinement to promote fusion reactions in a thermonuclear reactor promise to be the solution to the energy problem; however, one of the current challenges consists in improving the stability conditions of the plasma column in the high confinement regime, where a large number of instabilities arise. Among these are the outer edge modes, said instabilities are located on the periphery of the plasma and promote its leakage and rapid cooling.
Studies of new scenarios that avoid or mitigate these phenomena require that stability limits be established based on geometric factors and of appropriate field values. With this motivation, in this research proposal the numerical study of the 3D dynamics of the plasma confined in a spherical tokamak reactor is proposed. For this purpose, equilibrium conditions will be established through the Grad-Shafranov equation, which will be subjected to perturbations that allow determining the magnetohydrodynamic stability limits. Finally, it is proposed to establish the main differences and similarities of the balance and stability between two plasma columns with opposite D-shapes.
