Neste trabalho foram realizados estudos experimentais de operação do tokamak TBR-I sob condições extremas de densidade e de campo magnético toroidal e, também, sob a influência de perturbações elétricas radiais e magnéticas helicoidais aplicadas na região periférica da coluna de plasma. Realizou-se, também, uma análise preliminar das características das descargas na região da corrente de plasma com predominância de elétrons fugitivos. Para isso foi utilizada a maioria dos diagnósticos já construídos no Laboratório de Física de Plasmas da USP, que são: diagnóstico por sondas eletrostáticas, bobinas de Mirnov, espectroscopia óptica, interferômetro de micro ondas, detector de raios-X duros, detector de H, bobinas de Rogowski, bobinas de posição, espiras das tensões de enlace e medição da pressão com \"ion-gauges\" e analisador de gás residual. Os resultados permitiram obter uma lei de escala para as descargas do TBR-1 associando a densidade média de partículas com a densidade média de corrente de plasma. Foram observados efeitos muito interessantes nas oscilações magnéticas do plasma sob ação dos campos perturbativos. Em particular, para os campos elétricos radiais com polarização negativa, observou-se uma diminuição considerável das frequências dessas oscilações e uma atenuação nas amplitudes das mesmas, segundo uma análise de Fourier. Ao contrário, para polarizações positivas, foi observado um plasma mais turbulento. Este resultado repetiu-se (porém não tão acentuado como descrito no caso anterior) quando foi aplicada uma perturbação magnética helicoidal simultaneamente com o campo elétrico radial. Finalmente, as descargas do TBR-1 são caracterizadas pela baixa densidade de elétrons n IND.e 10 POT.12 cm POT.-3 e alta corrente de elétrons fugitivos (I I IND.P). O parâmetro de Shafranov foi calculado a partir das medidas do campo magnético vertical e do deslocamento do centro da coluna de plasma. A diferença de A nos cálculos é explicada pelo deslocamento da órbita do feixe de elétrons fugitivos. / In this work, experimental studies of operation limits of the TBR-l tokamak were accomplished under extreme conditions of density and toroidal magnetic field, a1so, under the influences of helical magnetic field and radial electric field perturbations, applied in the border zone of the plasma column. Also, a preliminary analysis of the charactetistics of the runaway discharges was performed. For measurements of the plasma charactetistics most of the diagnostics built in the USP Laboratório de Física de Plasmas, were used: electrostatic probes, Mirnov coils, optical spectroscopy, micro wave interferometer, hard X-rays detector, H detector, Rogowski coils, position sensors, loop voltage, pressure measurements with ion-gauges and a residual gas analyzer. From the result, the scaling law for the discharges of the TBR-l were obtained, associating the average densities of particles with average plasma current densities. Very interesting effects were observed in the magnetic oscillations of the plasma under the action of the perturbation fields. In particular, for the radial electric fields with negative polarization a considerable decrease in the frequency and an attenuation in the amplitude of the MHD oscillations were observed, according to a Fourier analysis. On the contrary, for positive polarization a more turbulent plasma was observed. Similar results, but not so strong, were obtained when a helical magnetic perturbation was applied simultaneously with the radial electric field. Finally, runaway discharges in the TBR-l were investigated and the current was found to be predominantly dominated by e1ectron beams. The Shafranov parameter A was calculated from the vertical field as well as from the plasma center displacement and found to be different, which can he explained by the orbit shifted runaway beams.

Las trágicas consecuencias del impacto de los maremotos motivan las investigaciones en este campo. En el presente trabajo se estudia la influencia de la aceleración de Coriolis en la propagación de un maremoto. La fuerza “aparente“de Coriolis surge en los cuerpos en movimiento respecto a la Tierra considerada como un sistema de referencia no inercial. En el estudio de la influencia del término de Coriolis sobre la propagación de las ondas de maremoto, se emplea el modelo numérico TUNAMI, el cual considera las ecuaciones de propagación de ondas en coordenadas esféricas sin incluir el término de Coriolis. Este término se ha implementado mediante una subrutina en los códigos de programación del modelo numérico. La versión resultante del modelo se verifica para el escenario del maremoto de Chile del 27 de febrero del 2010, ocurrido a las 06:34 UTC. El cual impactó mente la costa central de Chile. Severamente la costa central de Chile. Los resultados muestran que la influencia de la aceleración de Coriolis es mayor en zonas de bajas profundidades que en batimetrías profundas. / Tesis

Trata sobre un método para determinar el tamaño de cianobacterias haciendo uso de la difracción de campo lejano también conocido como difracción de Fraunhofer. Se han definido algunos conceptos fundamentales sobre bacterias, acentuando nuestra atención en una familia de ellas llamadas cianobacterias cuya característica anatómica principal es ser alargada y se aprovechó esto para usarlo como un obstáculo al incidir luz verde y así producir su patrón de difracción. Para obtener el espectro de difracción limpio se trató de minimizar los efectos de reflexión, refracción, interferencia y reflexión interna total. Al incidir luz verde en las cianobacterias (obstáculos) se produjo un patrón de difracción en la cual hemos medido su tamaño luego se calculó su tamaño real haciendo uso de una regresión lineal, dando un resultado muy conforme al tamaño de las cianobacterias de los humedales de Ventanilla. Sistemas de comunicaciones inalámbricos. / Trabajo de suficiencia profesional

Este trabalho, focado na investigação dos fenômenos das camadas eletrostáticas, revê camadas simples e duplas, já estudadas por outros autores, e avança nessa questão, modelando, descrevendo e simulando o fenômeno da camada eletrostática dupla em estruturas de plasma triplo (capítulo V), diversas vezes observado em laboratório, especificamente em jato de plasma sob constrição.Descreveremos a estrutura de plasma triplo, consistindo de um plasma central localizado entre dois plasmas. Os plasmas são atravessados pela mesma corrente e o confinamento do plasma central é governado por camadas duplas formadas nas interfaces com as vizinhanças dos plasmas. Estas estruturas têm sido observadas em constrições de fontes de plasma, onde se induz a formação do plasma central na região de constrição geométrica que separa uma coluna de plasma ordinário de um feixe de plasma. Um modelo unidimensional baseado no método de BGK é usado para simular o perfil de potencial axial das camadas duplas. As equações do fluido que descrevem a dinâmica das partículas livres e aprisionadas são acopladas através dos parâmetros em comum das duas camadas duplas, da corrente de descarga através dos plasmas, temperatura dos elétrons e densidade do plasma central. Dados experimentais obtidos de coluna positiva de fontes de plasma sob constrição foram usados para alimentar nosso modelo e simular numericamente o perfil do potencial. O perfil apresentado mostra que a queda de potencial através das camadas duplas pode ser causada pela energia dos feixes partículas livres na corrente de plasma.

O objetivo do presente estudo é a procura de evidências da presença de modos GAM nas descargas do tokamak TCABR, em distintos regimes de operação. As descargas selecionadas foram classicadas segundo a maneira de obter a melhora no connamento do plasma. Nós zemos essa procura nas descargas ôhmicas com incremento espontâneo da densidade do plasma, em descargas onde o plasma foi perturbado externamente pela injeção de ondas de Alfvén e pela alteração do campo elétrico radial via eletrodo de bias. Por causa da natureza eletrostática da oscilação GAM, nas descargas selecionadas foi relevante a presença das sondas eletrostáticas (conhecidas também como sondas de Langmuir). As bobinas de Mirnov foram importantes para identicar as oscilaçes MHD. Diversos métodos de análise espectral e estatístico foram usados na análise dos sinais experimentais como ajuda para identicar os modos GAM. Os métodos usados foram: correlação, espectro de auto-potência, espectro de potência cruzado, coerência e densidade espectral em número de onda e frequência. Para as bobinas de Mirnov, só o espectro de autopot ência foi usado. Os resultados da análise realizada nas descargas com crescimento espontâneo da densidade e nas descargas aquecidas com ondas de Alfvén, não mostram nenhuma presença de GAMs. Nessas descargas somente ocorreu um pequeno incremento na correlação que foi causado pela atividade MHD. Para as descargas com bias, a análise mostra a presença de um modo de f 40KHz, modo que não se observa nas bobinas de Mirnov e que tem simetria poloidal e toroidal. / The goal of the present study is to search for evidences of the presence of GAM modes in plasmas discharges of the TCABR tokamak at dierent operational regimes. The selected discharges were classied according to the way used to obtain plasma improvement of connement. We perform this search in pure ohmic discharges with a spontaneous increment of the plasma density and in discharges where the plasma was externally perturbed by the injection of Alfvén waves and by electrostatic edge biasing. Given the electrostatic nature of the GAM oscillation, in the selected discharges were relevant the presence of electrostatic probes (also known as Langmuir probes). The signals from Mirnov coils was important too, for identify the MHD oscillations. Several statistical and spectral methods were used to analyze the experimental signals in order to helps the identication of the GAM modes, correlation, auto-power spectra, cross-power spectra, coherence and spectral density in wave number and frequency (S(k; f)). For the Mirnov coil just auto-power spectra was used. The results of the analysis performed on the discharges with spontaneous increase of density and for those with Alfvén heating did not show any presence of GAMs. There was just an few increment of the correlation but it was due to the MHD activity. For the discharges with edge biasing, the analysis shows the presence of a f 40kHz mode that was not present in the Mirnov coil and that has toroidal and poloidal symmetry.

O objetivo do presente estudo é a procura de evidências da presença de modos GAM nas descargas do tokamak TCABR, em distintos regimes de operação. As descargas selecionadas foram classicadas segundo a maneira de obter a melhora no connamento do plasma. Nós zemos essa procura nas descargas ôhmicas com incremento espontâneo da densidade do plasma, em descargas onde o plasma foi perturbado externamente pela injeção de ondas de Alfvén e pela alteração do campo elétrico radial via eletrodo de bias. Por causa da natureza eletrostática da oscilação GAM, nas descargas selecionadas foi relevante a presença das sondas eletrostáticas (conhecidas também como sondas de Langmuir). As bobinas de Mirnov foram importantes para identicar as oscilaçes MHD. Diversos métodos de análise espectral e estatístico foram usados na análise dos sinais experimentais como ajuda para identicar os modos GAM. Os métodos usados foram: correlação, espectro de auto-potência, espectro de potência cruzado, coerência e densidade espectral em número de onda e frequência. Para as bobinas de Mirnov, só o espectro de autopot ência foi usado. Os resultados da análise realizada nas descargas com crescimento espontâneo da densidade e nas descargas aquecidas com ondas de Alfvén, não mostram nenhuma presença de GAMs. Nessas descargas somente ocorreu um pequeno incremento na correlação que foi causado pela atividade MHD. Para as descargas com bias, a análise mostra a presença de um modo de f 40KHz, modo que não se observa nas bobinas de Mirnov e que tem simetria poloidal e toroidal. / The goal of the present study is to search for evidences of the presence of GAM modes in plasmas discharges of the TCABR tokamak at dierent operational regimes. The selected discharges were classied according to the way used to obtain plasma improvement of connement. We perform this search in pure ohmic discharges with a spontaneous increment of the plasma density and in discharges where the plasma was externally perturbed by the injection of Alfvén waves and by electrostatic edge biasing. Given the electrostatic nature of the GAM oscillation, in the selected discharges were relevant the presence of electrostatic probes (also known as Langmuir probes). The signals from Mirnov coils was important too, for identify the MHD oscillations. Several statistical and spectral methods were used to analyze the experimental signals in order to helps the identication of the GAM modes, correlation, auto-power spectra, cross-power spectra, coherence and spectral density in wave number and frequency (S(k; f)). For the Mirnov coil just auto-power spectra was used. The results of the analysis performed on the discharges with spontaneous increase of density and for those with Alfvén heating did not show any presence of GAMs. There was just an few increment of the correlation but it was due to the MHD activity. For the discharges with edge biasing, the analysis shows the presence of a f 40kHz mode that was not present in the Mirnov coil and that has toroidal and poloidal symmetry.

Tokamaks de baixa razão de aspecto (LART), também chamados tokamaks esféricos (ST), são dispositivos concebidos teoricamente para ter um alto fator beta IND. T, típico de um disposito de efeito estrição de campo reverso (RFP) ou Spheromak (beta IND. T SETA INFINITO, mas com geometria similar a um ultra-LART), porém mantendo o confinamento de um tokamak convencional, adicionado às melhores propriedades de estabilidade. Aqui beta IND. T 3 BARRAS 91/ V IND. p) INT. pdV/(B IND. To POT. 2/ 2mü IND. 0), B IND. To 3 BARRAS B IND. T POT. vac (R IND. 0) e p é a pressão do plasma. START foi o primeiro LART a demonstrar essas caracterísiticas em temperaturas de T IND. i APROXIMADAMENTE IGUAL A T IND. e 10 POT. 2eV. O trabalho descrito nesta tese teve como objetivo o desenvolvimento e a utilização de sistemas de diagnóstivos para o estudo dos regimes de operação da densidade do plasma no START. Desenvolveu-se um interferômetro de dupla-passagem de feixe ao longo do plano médio horizontal do vaso, com a finalidade de medir a densidade média de linha do plasma. Esse interferômetro era composto de um laser HCN (337müm), uma mesa óptica e detectores (díodos Schottky). Mediu-se n BARRA IND. e < 10 POT. 18_ > 2x10 POT. 20m POT. -3. Desenvolveu-se um sistema de pré-ionização por ondas ressonantes elétron-ciclotrônicas, baseado num gerador klystron de 6GHz e P IND. ECR-P < ou =3kW, para o auxílio na ruptura elétrica do gás no regime Tokamak, reduzindo o valor de fluxo magnético necessário para romper e manter a descarga e aumentar sua reprodutibilidade. Observou-se, a pressões de preenchimento 1,1-1,5X10 POT. -5 mbar, uma maior reprodutibilidade da descarga e redução do tempo de ruptura do gás com o aumento de P IND. ECR-P. Colocou-se também em operação um injetor de pastilhas criogênicas (8-9K) de deutério, D IND.2, com o objetivo de aumentar a densidade ) do plasma. Esse era do tipo canhão de gás, de uma única pastilha com valores de massa 3 x 10 IND. 19 átomos e velocidadee de 50-400m/s, propulsiopnadas por gás H IND. 2 (0-4bar). Pastilhas forma injetadas da parte superior do START, quase verticalmente, na região de alto campo magnético do vaso, em regimes ôhmico e aquecido por feixes de partículas neutras (NBI), de alto e baixo beta IND. T, aumentando substancialmente a densidade. Com o uso desses diagnósticos, estudaram-se os regimes de alta e baixa densidade, Com injeção de gás, obteve-se n BARRA IND. e POT. max = 1,0x10 POT.20 densidade de Greenwald N IND. G POT. max APROXIMADAMENTE IGUAL À 0,9) e observou-se a contração da coluna do plasma e o colapso das descargas em duas fases, semelhante ao que ocorre nos Tokamaks convencionais. Observou-se um aumento da densidade com o uso de NBI, mas não da densidade de Greenwald. Obteve-se, também, via injeção de pastilha, simultaneamente, altas densidades (N IND. G 1,0-1,1), grande eficiência de reposição de partículas ( 100%) e melhoria no confinamento em descargas de altos valores de beta IND. T 9 23-27%). É provável que o limite de pressão tenha sido atingido. / Low Aspect Ratio Tokamaks (LARTs) or Spherical Tokamaks (STs) are devices theoretically conceived to have the high toroidal T of the Reversed- Field Pinch and Spheromak (T but similar geometry to an ultra-LART) whilst retaining the confinement of the conventional Tokamak together with improved stability. Here T = (1/Vp) f pdV/ (B2TO/2o) BT= BT (Ro), and p is the plasma pressure. START was the first LART to demonstrate these features at temperatures of Tt ~Te ~102eV. The work described in this thesis has aimed to develop and use diagnostics and their use for studying the density operating regimes on START. A double-pass mid plane interferometer was commissioned for measuring the plasma density. This system was composed by an existing HCN laser (337 ), an optical table, and detectors (Schottky diodes).

Investigamos o efeito da rotação de equilíbrio nos fluxos zonais (ZF) e modos acústicos geodésicos (GAM) em tokamaks da secção circular. Estes modos, ZF e GAM, ocorrem em sistemas toroidais como uma resposta do plasma à curvatura geodésica das linhas de campo magnético e devido ao movimento de deriva do fluido ( plasma). Este movimento de deriva é causado pela resposta de partículas carregadas ao campo elétrico e magnético e, para ambas as espécies de cargas, isto é, íons positivo e elétrons, o movimento é na mesma direção. Ao fazer uso de basicamente três aproximações tokamaks de alta razão de aspecto, princípio de quase-neutralidade e baixos valores de (aproximação eletrostática) e ao perturbar as equações da magnetohidrodinâmica ideal até primeira ordem, constatamos que a rotação de equilíbrio, de fato, afeta a freqüência dos ZF e dos GAM. No equilíbrio com rotação toroidal, já investigado por W. Shaojie, os ZF se tornam instáveis e a freqüência dos GAM se altera com a rotação no caso de condutividade de calor finita; entretanto, quando a condutividade de calor tende a infinito, a rotação não influencia na freqüência dos ZF e GAM. Esta observação e os valores das freqüências dos ZF e GAM diferem da publicação original e portanto, se estivermos corretos, nosso trabalho poderá ajudar a resolver o problema dos ZF e dos GAM, que são questões ainda não completamente entendidas. A rotação causada por um campo eletrostático que surge devido à difusão ambipolar, ainda não investigada anteriormente, é descrita neste trabalho, Vimos que não há instabilidades neste caso, porém esse tipo de rotação também afeta a freqüência dos ZF e dos GAM. A freqüência dos ZF, que na ausência de rotação é nula, é proporcional à intensidade do fluxo de rotação. Interpretamos este resultado como uma conseqüência do efeito doppler. A freqüência dos GAM, por outro lado, se anula quando a rotação atinge um certo valor, que está relacionado com o fator de segurança e a razão do aspecto do tokamak. Considerando de ordem um fluxo de rotação, obtivemos altas freqüências, as quais não são aceitáveis em nosso modelo devido à aproximação de quase-neutralidade, de forma que nosso modelo é válido apenas para fluxos cuja ordem equivalem à razão de aspecto inversa. Entretanto, mesmo neste regime, a rotação tem grande impacto na freqüência dos ZF e dos GAM. Este é o principal resultado obtido. / We investigate the efect of equilibrium rotation on zonal flows (ZF) and geodesic acoustic modes (GAM) in tokamaks of circular cross section. These models, ZF and GAM, occur in toroidal systems as a response of the plasma to the geodesic curvature of the magnetic field lines and due to the drift motion of the fluid (plasma). This drift motions is caused by the response of charged particles to the electric and magnetic field and, for both species of charges, i. e., positive ions and negative electrons, the motion is in the same direction. By making use of basically three approximations, high aspect ratio tokamkas, the quasi-neutrality principle and low values (electrostatic approximation), and pertubing the ideal magnetohydrodynamics equations to first order, we find that the equilibrium rotation does affects the ZF and GAM frequencies. In the equilibrium toroidal rotation flow, which had already been studied by W. Shaojie, the ZF becomes unstable and the GAM frequency is changed by rotation for finity heat conductivity; but when the heat conductivity goes to infinity, the rotation has no influence on the ZF and GAM frequencies. This assertion and also the ZF and GAM frequencies values differ from the original publication and therefore, if we are correct, our work may help to solve the ZF and GAM problem, which is not yet a completely understood subject. The rotation caused by an equilibrium electrostatic field created by ambipolar diffusion, which has not been dealt is also investigate. We find no instability in this case, but the rotation also affects the ZF and GAM frequencies. The ZF frequency, which is usually null, becomes proportional to the equilibrium rotation flow. We interptret this result as a consequency of the doppler effect. The GAM frequency, on the other hand, becomes zero when the rotation reaches a certain value, which is related to the safety factor and the aspect ratio of the tokamak. Consideration of equilibrium flows scaling to order one leads to high frequencies, which is not accepted by contrasting the quasi-neutrality approximation and so, our model is valid only for small equilibrium electric field that scale to the inverse aspect ratio. But even in this regime, we find that the rotation has great impact on the ZF and GAM frequencies, which is the main result we obtain.

A principal idéia do modelo global é evitar a complexidade que aparece quando a variação espacial das grandezas macroscópicas, tais como, densidade e energia das espécies são consideradas. Logo, este tipo de modelo não descreve a distribuição espacial, mas pode fornecer os valores das densidades e das temperaturas em função da pressão e da potência. O modelo estudado é baseado em um reator de geometria cilíndrica. As espécies consideradas foram elétrons, O2, ,O+, O-, O, O2(a1Dg) e O(1D). As suposições feitas na formulação do modelo global são as seguintes: A função distribuição para as energias dos elétrons é suposta ser maxwelliana; a temperatura do gás e dos íons é suposta constante independente das condições da descarga; a densidade de todas as espécies é tomada como a média sobre o volume; os perfis de todas as espécies são supostos uniformes em toda a descarga exceto na bainha onde decaem rapidamente. As equações de balanço são obtidas aplicando-se a conservação de massa e energia. Destas considerações chegamos a um conjunto de equações diferenciais não-lineares de primeira ordem. Aplicamos este modelo a uma descarga de oxigênio a baixa pressão para duas configurações de reatores, faixas de pressões e potências e comparamos os resultados aos obtidos experimentalmente e aos obtidos pelo modelo Partícula na Célula (Particle-in-Cell). Os resultados obtidos pelo nosso modelo se mostraram bastante satisfatórios ao apresentar as mesmas tendências das obtidas no modelo global aperfeiçoado e por mostrar uma boa concordância com modelo PIC e com os resultados experimentais obtidos por Stoffels.

No Orbitron, elétrons de um pequeno filamento aquecido são injetados entre dois cilindros coaxiais com energia e modelo angular tal que eles orbitam ao redor do cilindro central (uma d.d.p. é aplicada entre os cilindros). Com a superposição de um potencial r.f. ao potencial logarítmico presente no Orbitron, picos de corrente negativa no catodo (cilindro externo) são observados para frequências bem definidas, indicando a ejeção dos elétrons de sua órbita original, presumivelmente devido à um alargamento da órbita com aumento do apogeu até sua coleta no cilindro externo. O comportamento das frequências observadas com vários parâmetros característicos so Orbitron foram estudados e um modelo teório é proposto.