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As necessidades energéticas da humanidade estão em acentuado crescimento. O atual pilar energético das sociedades tecnologicamente avançadas, os combustíveis fósseis, será inexoravelmente esgotado, pois a sua taxa de renovação é incompatível com o acentuado consumo a que está sujeito.
É possível libertar grandes quantidades de energia fundindo núcleos atómicos leves, a fonte de energia das estrelas. A elevada abundância destes átomos bem como a relativa inocuidade ambiental da fusão nuclear dá-lhe um potencial muito elevado para ser um pilar energético da sociedade. O processo atualmente mais promissor para alcançar a fusão nuclear é o aquecimento até muito altas temperaturas (mais de 100 milhões de graus) de um gás constituído por isótopos de Hidrogénio, obtendo-se assim um "plasma", que é contido por confinamento magnético com simetria axial, no dispositivo denominado "tokamak".
Para realizar a fusão com eficiência nesses dispositivos, é desejável um plasma com elevada densidade. Contudo estes plasmas são propensos à instabilidade disruptiva em que, tanto o confinamento de energia como a corrente são abruptamente destruídos [1]. Na fase precursora da disrupção, surgem instabilidades magneto-hidrodinâmicas em diferentes posições radiais no plasma, do tipo "ilhas magnéticas". A disrupção ocorre quando a amplitude destas ilhas magnéticas é grande. Uma hipótese teórica que obteve popularidade propunha que as ilhas deveriam crescer até se sobreporem, tornando o campo magnético estocástico na região entre as ilhas resultando num grande aumento do transporte de energia nessa região [2]. Medidas detalhadas dos perfis de temperatura electrónica do plasma mostraram disrupções sem sobreposição de ilhas [3]. Recentemente no Joint European Torus (JET), o maior tokamak do mundo, foi identificada uma instabilidade secundária durante o crescimento das ilhas magnéticas precursoras da disrupção [4]. Isto demonstra que as causas primárias da disrupção estão por escl  |
Resumo
As necessidades energéticas da humanidade estão em acentuado crescimento. O atual pilar energético das sociedades tecnologicamente avançadas, os combustíveis fósseis, será inexoravelmente esgotado, pois a sua taxa de renovação é incompatível com o acentuado consumo a que está sujeito.
É possível libertar grandes quantidades de energia fundindo núcleos atómicos leves, a fonte de energia das estrelas. A elevada abundância destes átomos bem como a relativa inocuidade ambiental da fusão nuclear dá-lhe um potencial muito elevado para ser um pilar energético da sociedade. O processo atualmente mais promissor para alcançar a fusão nuclear é o aquecimento até muito altas temperaturas (mais de 100 milhões de graus) de um gás constituído por isótopos de Hidrogénio, obtendo-se assim um "plasma", que é contido por confinamento magnético com simetria axial, no dispositivo denominado "tokamak".
Para realizar a fusão com eficiência nesses dispositivos, é desejável um plasma com elevada densidade. Contudo estes plasmas são propensos à instabilidade disruptiva em que, tanto o confinamento de energia como a corrente são abruptamente destruídos [1]. Na fase precursora da disrupção, surgem instabilidades magneto-hidrodinâmicas em diferentes posições radiais no plasma, do tipo "ilhas magnéticas". A disrupção ocorre quando a amplitude destas ilhas magnéticas é grande. Uma hipótese teórica que obteve popularidade propunha que as ilhas deveriam crescer até se sobreporem, tornando o campo magnético estocástico na região entre as ilhas resultando num grande aumento do transporte de energia nessa região [2]. Medidas detalhadas dos perfis de temperatura electrónica do plasma mostraram disrupções sem sobreposição de ilhas [3]. Recentemente no Joint European Torus (JET), o maior tokamak do mundo, foi identificada uma instabilidade secundária durante o crescimento das ilhas magnéticas precursoras da disrupção [4]. Isto demonstra que as causas primárias da disrupção estão por esclarer. As ilhas magnéticas estão a rodar com o plasma e, ao crescerem em amplitude a sua velocidade de rotação reduz-se. É importante notar que esta redução é inferida da redução da frequência da perturbação magnética criada pela ilha e não duma medida direta da rotação do plasma. Daí a grande importância que a medida do perfil da rotação do plasma tem para a dinâmica da disrupção.
No tokamak da USP TCABR foi desenvolvido um sistema de medida da rotação por espectroscopia bastante original, que permite a medida, com alta resolução, da evolução temporal das componentes poloidal e toroidal da velocidade, em pontos predeterminados da coluna de plasma. Os resultados obtidos [5,6] permitiram demonstrar que a componente poloidal da velocidade obedece às previsões da teoria neoclássica.
Portanto, aproveitando as experiências complementares dos dois grupos, as possibilidades experimentais do TCABR, e a relevância do tópico, propomos investigar neste tokamak o efeito da rotação do plasma na disrupção. As campanhas experimentais serão realizadas no Laboratório de Física de Plasmas do Instituto de Física da Universidade de São Paulo e as analises dos resultados nas duas instituições. |