Aplicações tecnológicas de plasmas
Áreas Científicas |
Classificação |
Área Científica |
OFICIAL |
Engenharia Física |
Ocorrência: 2020/2021 - 1S
Ciclos de Estudo/Cursos
Docência - Responsabilidades
Língua de trabalho
Português e inglês
Objetivos
Esta unidade curricular tem como objetivo o estudo e desenvolvimento cognitivo na área de Física de Plasmas, envolvendo duas partes, plasmas de descarga e fusão termonuclear, usualmente designados por plasmas frios e plasmas quentes. Os estudantes deverão conhecer bem as principais características destes plasmas, as suas aplicações tecnológicas, desde o processamento de materiais usando reatores a plasma até ao uso dum plasma para alcançar a fusão nuclear.
Resultados de aprendizagem e competências
Os estudantes deverão estar familarizados com os conceitos básicos de Física de Plasmas, nomeadamente de plasmas de descarga e de fusão termonuclear e com as respeticas aplicações tecnológicas. Deverão ainda estar familiarizados com processos de fusão nuclear e a sua relação com Física de Plasmas.
Modo de trabalho
Presencial
Programa
Parte I - Plasmas de descarga:
1 – Características gerais de plasmas de descargas, potencial de plasma, campo carga de espaço; Ionização por multiplicação.
2 - Teoria elementar de plasmas de descarga. Reactividade em plasmas de descarga; colisões elásticas e inelásticas.
3 - Aplicações de plasmas de descarga: processamento de materiais e aplicações biomédicas.
4 - Reatividade em plasmas e interação plasmasuperfície.
5 - Modelos de plasma de descarga. Equações de balanço. Aplicação da equação de Boltzmann aos plasmas de descarga.
Parte II - Fusão Termonuclear:
1 - A Fusão nuclear na Natureza e o seu potencial energético. Energia libertada nas reações de fusão. Balanço de potência num reator de fusão.
2 – Projeto dum reator simples de fusão. Objetivos do projeto e restrições fundamentais de física nuclear e de engenharia.
3 - O Tokamak. Equilíbrio MHD. Confinamento de energia. Macro e microinstabilidades. Transporte clássico, neoclássico
e anómalo.
4 – Diagnósticos em plasmas de fusão.
Bibliografia Obrigatória
Michael A. Lieberman;
Principles of plasma discharges and materials processing. ISBN: 0-471-00577-0 (Primeira parte (plasmas de descarga))
J Reece Roth;
;Industrial Plasma Engineering: Volume 2: Applications to Nonthermal Plasma Processing, CRC Press, 2001. ISBN: 9780750305440 (Primeira parte (plasmas de descarga))
Alexander Fridman, Lawrence A. Kennedy;
Plasma Physics and Engineering, Taylor and Francis Books, 2004. ISBN: 1560328487 (Primeira parte (plasmas de descarga))
Jeffrey P. Freidberg;
Plasma Physics and Fusion Energy, CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS. ISBN: 978-0521733175 (Segunda parte (Fusão termonuclear))
Weston M. Stacey;
Fusion: An Introduction to the Physics and Technology of Magnetic Confinement Fusion, WILEYVCH Verlag. ISBN: 9783527409679 (Segunda parte (Fusão termonuclear))
I. H. Hutchinson;
Principles of plasma diagnostics. ISBN: 0-521-80389-6 (Segunda parte (Fusão termonuclear))
Métodos de ensino e atividades de aprendizagem
Tipo de Avaliação: distribuída sem exame final.
Resolução de duas séries de problemas, envolvendo as duas partes da matéria. Trabalho numérico ou de base experimental sobre aplicações de plasmas de descarga ou fusão termonuclear.
Fórmula de avaliação: Resolução de conjunto de problemas selecionados: 50%; Trabalho numérico ou experimental: 50%.
Tipo de avaliação
Avaliação distribuída sem exame final
Componentes de Avaliação
Designação |
Peso (%) |
Trabalho escrito |
50,00 |
Trabalho prático ou de projeto |
50,00 |
Total: |
100,00 |
Componentes de Ocupação
Designação |
Tempo (Horas) |
Trabalho de investigação |
81,00 |
Trabalho laboratorial |
81,00 |
Total: |
162,00 |
Obtenção de frequência
Não é aplicável
Fórmula de cálculo da classificação final
CF=0.5*CP+0.5*TF
Fórmula de avaliação:
CP - Resolução de conjunto de problemas selecionados: 50% TF - Trabalho numérico ou experimental: 50%