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Aplicações tecnológicas de plasmas

Código: PRODEF030     Sigla: ATP

Áreas Científicas
Classificação Área Científica
OFICIAL Engenharia Física

Ocorrência: 2020/2021 - 1S

Ativa? Sim
Unidade Responsável: Departamento de Engenharia Física
Curso/CE Responsável: Programa Doutoral em Engenharia Física

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla Nº de Estudantes Plano de Estudos Anos Curriculares Créditos UCN Créditos ECTS Horas de Contacto Horas Totais
PRODEF 1 Plano de estudos a partir de 2009/2010 1 - 6 28 162

Docência - Responsabilidades

Docente Responsabilidade
Carlos Daniel Diogo Matias Pintassilgo Regente
Paulo Manuel de Araújo Sá Regente

Docência - Horas

Orientação Tutorial: 2,00
Tipo Docente Turmas Horas
Orientação Tutorial Totais 1 2,00
Carlos Daniel Diogo Matias Pintassilgo 1,00
Paulo Manuel de Araújo Sá 1,00

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%
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