O crescente interesse em novos métodos para a geração de energia limpa e sustentável contribui para o desenvolvimento de materiais avançados destinados a aplicações estruturais em reatores de fusão nuclear. Os principais resultados obtidos quanto à caracterização microestrutural de dois aços endurecidos por dispersão de óxidos, candidatos potenciais a este tipo de aplicação, são apresentados. Um dos aços contém 9%Cr e o outro 13%Cr (% em massa). Os aços foram laminados até 80% de redução e recozidos até temperaturas próximas a 0,9 Tf, onde Tf é o ponto de fusão. A cinética de amolecimento foi acompanhada por meio de medidas de dureza Vickers em função da temperatura de recozimento e do tempo. Amostras representativas foram caracterizadas via microscopia eletrônica de transmissão e de varredura e por difração de elétrons retroespalhados. As temperaturas das transformações de fases foram determinadas por técnicas como dilatometria e análise térmica diferencial. Curvas de magnetização em função do campo magnético aplicado até 15 kOe foram obtidas para o aço com 9%Cr. Medidas de difração de raios X para determinar a densidade de discordâncias também foram realizadas em amostras representativas do aço com 9%Cr. Os resultados até o momento mostram que o engrossamento microestrutural destes aços só se torna significativo quando o recozimento é feito em temperaturas acima de 0,8 Tf. Em temperaturas mais baixas, ainda no campo ferrítico, a recuperação prevalece e a fração recristalizada é baixa. A resistência destes materiais à recristalização se deve à presença das partículas de óxido de ítrio dispersas na matriz que dificultam a movimentação e o rearranjo das discordâncias e contornos durante sua migração. Por outro lado, partículas grosseiras como as dos carbonetos M23C6 estimulam a recristalização atuando como sítios preferenciais para a nucleação. O recozimento em temperaturas elevadas no campo austenítico resultou no aumento considerável na dureza Vickers e na densidade de discordâncias para o aço com 9%Cr devido à transformação martensítica. No aço com 13%Cr os resultados também sugerem a ocorrência da transformação martensítica. / There is an increasing interest in the development of new, sustainable, clean and safe sources of energy. In view of these requirements, the development of advanced materials for future nuclear fusion reactors becomes essential. This work investigates the annealing behavior and the microstructural stability of two oxide dispersion strengthened steels with 9%Cr and 13%Cr ODS steels. These materials are potential candidates for structural applications in future fusion reactors. The two ODS steels were cold rolled to 80% thickness reduction. Samples were annealed in vacuum at temperatures of about 0.9 Tm, where Tm is the melting point. The microstructural characterization was performed by Vickers hardness testing, transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM) and electron backscatter diffraction (EBSD) performed by a highresolution SEM. Important temperatures related to the phase transformations were determined with aid of dilatometry and differential thermal analysis (DTA). Magnetization curves as a function of applied magnetic fields up to 15 kOe were obtained for 9%Cr ODSEurofer. X-ray diffraction experiments were also performed on 9%Cr steel to evaluate the dislocation density in several metallurgical conditions. Results show that microstructural coarsening becomes significant when annealing is performed above 0.8 Tm. Below 800°C, static recovery is the main softening mechanism of these steels and the volume fraction of recrystallized grains is quite low. The resistance of these steels to recrystallization can be explained by the strong interaction between boundaries and mobile dislocations with fine particles of Y-based oxides. Contrastingly, coarse M23C6 particles act as preferential nucleation sites through the well-known particle stimulated nucleation (PSN) mechanism. Samples annealed above 800oC (austenitic phase field) display larger dislocation densities in the 9%Cr ODS steel. Results concerning to 13%Cr steel suggest the occurrence of martensitic transformation.

O objetivo deste trabalho é a investigação da excitação e detecção de ondas globais de Alfvén no plasma do tokamak TCABR para fins diagnósticos. As ondas são excitadas com o uso de uma ou duas antenas localizadas dentro do vaso do TCABR. Para excitar o modo global de Alfvén, as antenas são alimentadas com corrente de radio-frequência de até $15$A cada, na faixa de frequência de $2-4 MHz$. O esquema apresentado nos permitiu estimar o valor da massa efetiva no centro do plasma, que tem seu valor afetado pela concentração de impurezas. O amplificador de corrente para as antenas é baseado no chaveamento de MOSFETs. As ondas são excitadas com o uso de baixa potência, assim não causam perturbação nos parâmetros básicos do plasma. Foi verificada a variação da frequência de ressonância do modo global de Alfvén com a densidade do plasma. A localização da ressonância do modo é identificada na parte central do plasma, devido ao batimento da amplitude da onda com oscilações dente de serra, de modo que a inversão de fase entre o batimento e a oscilação dente de serra melhora a precisão da determinação da condição ressonante. A paridade toroidal dos modos excitados é determinada com o uso de duas antenas localizadas em posição toroidal oposta na câmara do TCABR e com diferença de fase na corrente de radio-frequência. O conhecimento do número de onda toroidal é importante para a correta estimativa da localização do modo excitado e do valor da massa efetiva do plasma. O valor obtido para a estimativa da massa efetiva, primeiramente, foi mais alto que nossa expectativas e não era bem relacionado com estimativas da condutividade do plasma. O valor obtido foi de $A_{eff}\\approx 1.60$, com um erro sistemático. Para calibrar a densidade central do plasma usamos dados do reflectômetro e realizamos disparos com gás hélio, que tem a mesma massa efetiva que a maioria das impurezas do TCABR. Finalmente, estimamos a massa efetiva como $A_{eff} = 1.40 \\pm 0.07$, valor compatível com a estimativa de $Z_{eff}$. / The goal of this study is experimental detection of global Alfvén waves in the plasma of TCABR tokamak for diagnostic. The waves are excited by the use of one or two antennas posed within the shadow of the limiter within the TCABR vessel. To excite the global Alfvén eigenmode the antennas are fed with radio-frequency current of up to $ 15$A each, in the frequency range of $ 2-4 $ MHz. The presented scheme allows us to estimate the value of the effective mass in the centre of the plasma, which has its value affected by the concentration of impurities in the plasma. The amplifier of the antenna current is based on electronically switching MOSFETs. The waves are excited in the plasma with low power, thus it does not cause perturbation of the basic plasma parameters. The variation of the resonance frequency of the global Alfvén eigenmode with density is verified. The location of the resonance is identified in the central part of the plasma due to the wave amplitude beating with sawtooth oscillations, so that the phase inversion between the beating and the sawtooth oscillation improves the accuracy of determining the resonant condition. The toroidal parity of the excited modes is determined with use of two antennas oppositely located within the TCABR chamber and established by phase difference between their radio-frequency current. Knowledge of the toroidal wave number is important for a correct estimate of both the excited mode location and the plasma effective ion mass value. The value of the initially found effective mass was $ A_ {eff} \\approx 1.60$, higher than our expectations at first and did not agree with plasma conductivity estimates, and we proposed that it had a systematic error of approximately $10\\%$. To calibrate the central plasma density, it was used data from a reflectometer and some plasma discharges performed with helium gas, which has the same effective mass as most TCABR impurities. Finally, we estimate the effective mass as $ A_ {eff} = 1.40 \\pm 0.07$, that is consistent with the $ Z_ {eff} $ estimation.

O presente trabalho estuda o problema da distribuição de temperaturas nos elementos de um canhão de elétrons de 5 A e 50 kV (primeiro e segundo anodos, catodo, flanges e isoladores externos de cerâmica) tendo como condição de contorno a temperatura do filamento aquecedor que se encontra a 2300 graus centigrados no interior do catodo cônico e que mantém a temperatura da faixa emissora de elétrons em 1000 graus centígrados. As medidas experimentais, efetuadas a partir de um conjunto de termopares instalados em vários pontos do canhão, são comparadas com resultados obtidos via simulação numérica usando um programa computacional de elementos finitos. A otimização mecânica nas peças do canhão e o desenvolvimento de dispositivos como o sistema de aquecimento da faixa emissora de elétrons por filamento, métodos para determinação da temperatura de um filamento de tungstênio e a construção de uma sonda térmica para medidas de velocidade e cálculo do coeficiente de convecção do ar em regiões turbulentas próximas da parede externa do canhão também integram este trabalho. A presente tese reveste-se de caráter inédito, pois constitui um estudo detalhado das características térmicas de um canhão injetor de elétrons do tipo magnetrônico em que os resultados experimentais e simulados apresentam excelente concordância.

Este trabalho de Mestrado, em Engenharia Eletrônica, compreende basicamente o desenvolvimento de vários sistemas elétricos dedicados ao Experimento Tokamak Esférico (ETE), em especial dos circuitos dos bancos de capacitores para a formação e aquecimento ôhmico do plasma (bobinas solenoidais), dos circuitos dos bancos de capacitores para a produção dos campos magnéticos de confinamento e equilíbrio do plasma (bobinas toroidais e verticais), e, também, do sistema de controle, baseado em um computador do tipo PC com comunicação digital através do barramento CAMAC IEEE-583, e do sistema de segurança, baseado em componentes pneumáticos. O tokamak esférico ETE é uma máquina destinada ao estudo experimental de plasmas com parâmetros relevantes à fusão termonuclear controlada, e que apresenta como principal característica o fato de possuir uma geometria toroidal de baixa razão de aspecto, A=R/a~1,5, onde R e a são respectivamente, o raio maior e o raio menor da coluna toroidal de plasma. Esta máquina está sendo construída no Laboratório Associado de Plasma (LAP) do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) em São José dos Campos - SP.

Foram medidas as funções de excitação quase-elásticas para os sistemas 16,18O + 63,65Cu, no ângulo de 161ºe em energias compreendidas entre 30 e 48MeV, no referencial do laboratório. O termo quase-elástico aqui significa a soma do espalhamento elástico, dos espalhamentos inelásticos e das reações de transferência. Todos os cuidados foram tomados para se obter dados de alta precisão em pequenos passos de 0,5MeV de energia, pois o objetivo primeiro deste trabalho era realizar operações matemáticas (derivadas) sobre os pontos experimentais a fim de deduzir as distribuições de barreiras quase-elásticas desses sistemas. O ângulo de detecção escolhido, o maior possível com o arranjo experimental utilizado, objetivava estudar diretamente a competição entre a fusão e os processos diretos quando ambos os processos são alimentados pelas mesmas ondas parciais. Nessa situação, as representações das distribuições de barreiras de fusão e quase-elástica devem ser equivalentes devido à conservação do fluxo. O intervalo de energia foi escolhido para cobrir a região em torno da barreira coulombiana onde as distribuições de barreiras constituem um bom instrumento para o estudo dos mecanismos de reação. Além das medidas quase-elásticas inclusivas, a resolução em carga do detector permitiu que as funções de excitação de alguns canais de transferência fossem também medidas no mesmo ângulo e energias citados acima. A análise teórica dos dados foi realizada no âmbito do modelo de Canais de Reações Acoplados através do programa FRESCO. Outro objetivo deste trabalho foi a utilização de núcleos ímpares como alvos, pois os seus spins não nulos introduzem fenômenos adicionais ao mecanismo de reação que, eventualmente, podem se detectados pelas distribuições de barreiras. Um novo procedimento de cálculo foi empregado pela eliminação de qualquer potencial imaginário na região de interação, substituindo-o pela inclusão do maior número possíveis de canais de reação no cálculo de canais acoplados. Dessa maneira, elimina-se um problema muito comum nos cálculos de canais acoplados, que é o de misturar canais de reação com potencial imaginário deduzido a partir do ajuste de espalhamento elástico, o qual já contém o efeito desses canais. Além disso, e esse é um ponto importante desta análise, foi utilizada a parte real do Potencial de São Paulo, um potencial de dupla-convolução sem parâmetros livres, para simular a interação nuclear entre projéteis e alvos. Uma vez que todos os parâmetros nucleares necessários aos cálculos de canais acoplados advieram da literatura, nossa análise apresenta previsões teóricas que devem ser comparadas com os dados experimentais, o que é muito diferente dos ajustes aos dados através da variação de vários parâmetros livres. Outra característica importante da análise teórica empreendida neste trabalho é a utilização de todos os dados disponíveis na literatura para esses sistemas nas energias em torno da barreira. Assim, as previsões teóricas puderam ser comparadas com um grande conjunto de dados e ganharam grande consistência e amplitude. Os resultados obtidos com essas análises revelaram uma forte coletividade dos núcleos 63Cu e 65Cu, sendo que os três primeiros estados vibracionais quadrupolares 1/2-, 5/2- e 7/2- predominam sobre os demais estados excitados. As reações de transferência têm pequeno efeito sobre os demais processos, mas sofrem forte influência deles.Uma exceção é a transferência de dois nêutrons do 18O para o 63Cu, cuja importância nesse sistema é considerável. Além disso, foi constatado que, mesmo nesses sistemas de peso médio, o mecanismo de reorientação do spin do estado fundamental, de ambos os alvos, tem grande efeito em todos os processos nucleares analisados, mas é particularm ente forte no espalhamento elástico em ângulos traseiros. Finalmente, as distribuições de barreiras quase-elásticas se mostraram sensíveis a todos esses mecanismos de reação e constituem, de fato, uma excelente ferramenta para o estudo de reações nucleares. / The quasi-elastic excitation functions for the systems 16,18O + 63,65Cu have been measured, at the angle 161º and at energies between 30 and 48MeV, in the laboratory reference system. The quasi-elastic term refers to the sum of the elastic scattering, the inelastic scattering and the transfer reactions. Care has been taken in order to obtain high precision data in small energy steps of 0,5MeV, because the aim of this work was to perform mathematics operations (derivates)on the experimental points, to deduce the quasi-elastic barrier distributions of these systems. The choice of this angle of detection, the largest possible, allows the direct study of the competition between the fusion and the direct processes, as both are fed by the same partial waves. The energy interval has been chosen to cover the region around the Coulomb barrier, where the barrier distributions constitute a good instrument for the study of the reaction mechanisms at these energies. Beyond the inclusive quasi-elastic, measurements of some transfer channels, at the same angle and energies mentioned above, were possible due to the charge resolution of the detector. The theoretical analysis of the data has been done on the scope of the coupled reaction channel model, with the code FRESCO. Another aim of this work was the utilization of odd-mass nuclei as targets, as their non-vanishing spins introduce additional phenomena to the reaction mechanisms, that might, eventually, be detected by the barrier distributions. A new calculation procedure has been used by the elimination of any imaginary potential at the interaction region, and it\'s substitution by the inclusion of the largest number as possible of channels at the coupled reaction channel calculation. Another important feature of the theoretical analysis is the utilization of many data available in the literature for these systems at energies around the barrier. Thus, the theoretical forecast could be compared with a great set of data and earned consistency and amplitude. The results obtained with this analysis revealed a strong collective behaviour of the 63Cu and 65Cu nuclei, and the first three quadrupolar vibrational states 1/2-, 5/2- and 7/2- prevail over the other excited states. The transfer reactions have small effect over the others processes, but are greatly influenced by them. There is an exception, the two neutron transfer from 18O to 63Cu, whose importance on this system is considerable. Besides, it was revealed that even on these medium weight systems, the ground state reorientation mechanism, of both targets, have large effect on all the analysed nuclear processes, but is strongest on the elastic scattering at back angles. Finally, the quasi-elastic barriers distributions showed up to be sensible to all of these reaction mechanisms and constitute an excellent tool for the study of nuclear reactions.

Foram realizadas medidas de seções de choque para processos onde ocorre a emissão binária de fragmentos complexos, utilizando técnicas de coincidência cinemática, para o sistema 16O + 10B no intervalo de 22 MeV < EC.M. < 24.5 MeV com EC.M. ~ 20 KeV e 17 MeV < EC.M. < 25 MeV com EC.M. ~ 190 KeV e para o sistema 19F + 12C em 22 MeV < EC.M. < 24.5 MeV com EC.M. ~ 20 KeV. As funções de excitação obtidas apresentam fortes flutuações. As larguras médias destas flutuações foram obtidas através da análise das funções de correlação em energia. Para o sistema 16O + 10B foram obtidas larguras da ordem de 25 KeV e 350 KeV. Para o sistema 19F + 12C obteve-se larguras da ordem de 40 KeV. As larguras menores, para ambos os sistemas, apresentam comportamento aproximadamente constante, tanto em função da energia de excitação dos fragmentos no canal de saída quanto em função do ângulo de emissão destes fragmentos. Estas larguras sugerem que o tempo de vida do sistema intermediário, da ordem de 2 x 10-20 s, seja muito superior ao seu tempo de rotação, condizente com o previsto para um mecanismo de fusão-fissão. A largura maior obtida para o sistema 16O + 10B apresenta, no canal de espalhamento elástico, uma dependência clara com o ângulo de espalhamento. Esta largura, assim como a dependência angular observada, sugere que o tempo de vida do sistema intermediário seja levemente superior ao tempo de revolução do mesmo. Estes fatos sugerem que o mecanismo responsável por estas flutuações seja o \"orbiting\" nuclear. Foram feitas comparações com modelos onde há a formação de núcleo composto e \"orbiting\" nuclear e os resultados obtidos são consistentes com os dados experimentais. / Binary decay cross section measurements have been performed for the system 16O + 10B at 22 MeV < EC.M. < 24.5 MeV (EC.M. ~ 20 KeV) and 17 MeV < EC.M. < 25 MeV (EC.M. ~ 190 KeV ) and for the system 19F + 12C at 22 MeV < EC.M. < 24.5 MeV (EC.M. ~ 20 KeV). The binary fragments were identified by the kinematic coincidence technique. The excitation functions for these systems show strong fluctuations and their average widths were obtained through the analysis of energy correlation functions. The small widths observed for the 16O + 10B (about 20 KeV) and 19F + 12C (about 40 KeV) systems show a constant behavior with the fragments excitation energy and scattering angle. These widths correspond to an intermediate system time scale of about 2 x 10-20 s which is larger than its revolution time. These features suggest the presence of the fusion-fission mechanism, where the compound nucleus spends a lot of time to acquire a relaxed form and thermal equilibrium. For the 16O + 10B system, larger widths (about 350 KeV) were also observed which are related to a faster process. These widths show a clear dependence with the scattering angle in the elastic scattering channel. These aspects are expected for a process where the time scale is comparable to the intermediate system revolution time, like an orbiting mechanism. Theoretical predictions for fusion-fission and orbiting mechanisms were compared to the experimental results and a good agreement was observed.

O objetivo dessa dissertação foi analisar a influência de possíveis reações de fusão nuclear quando elementos leves, definidos como alvos são adicionados ao combustível nuclear. A energia cinética dos produtos de fissão, na concepção desse estudo, é utilizada para vencer a repulsão elétrica entre os núcleos. Para esse trabalho foram considerados a adição de hidrogênio, deutério, lítio e berílio em fração mássica de 0,30. A escolha desses elementos foi realizada através da análise da energia de ligação, do número atômico e das seções de choque experimentais de fusão. A avaliação da fusão nuclear foi realizada via principio da incerteza, pois não há um modelo que pudesse cobrir um grande número de reações possíveis. A probabilidade de reação foi aproximada como uma função da probabilidade de um produto de fissão encontrar determinado elemento leve. Adicionalmente foram calculados os tempos de freamento eletrônico para os produtos de fissão com isso verificou-se que a escala de freamento não representa limitação para a fusão. A principal alteração, devido à adição dos alvos, foi na distribuição dos tempos de meia vida dos produtos de fissão, na direção de maiores tempos. A alteração nessa grandeza indica que é possível reduzir a atividade média do rejeito nuclear, em especial o de alto nível de radioatividade, tornando sua manipulação mais segura. Os alvos de hidrogênio e lítio apresentaram os melhores resultados para o aumento do tempo de meia vida médio dos produtos de fissão, conseguindo altera-la em média duas ordens de grandeza. Outras alterações, que não foram alvo desse estudo, são esperadas devido à inserção desses alvos, como por exemplo, na cinética. / The objective of this dissertation was to analyze the influence of possible nuclear fusion reactions when light elements, defined as targets are added to the nuclear fuel. The kinetic energy of the fission products, in the conception of this study, is used to overcome the electrical repulsion between the nuclei. For this work were considered the addition of hydrogen, deuterium, lithium and beryllium in mass fraction of 0.30. The choice of these elements was performed by analyzing the binding energy, the atomic number and experimental fusion cross sections. The assessment of fusion was performed via the uncertainty principle, since there is no model that could cover a large number of possible reactions. The probability of reaction was approximated as a function of the probability of fission product find a particular light element. Additionally times were calculated for the electronic stopping fission products where was found that scale of stopping does not impose limits on fusion. The main change due to the addition of the targets was the distribution of halflives of the fission products, towards longer times. The change in this magnitude indicates that it is possible to reduce the average activity of the nuclear waste, in particular the high level of radioactivity, making handling safer. The targets of hydrogen and lithium showed the best results for increasing the half-life of the average fission products, managing change a on the average of two orders of magnitude. Other modifications, which were not discussed in this study, are expected due to the insertion of these targets, e.g. kinetics.

Este trabalho constitui-se numa monografia para ser apresentada como requisito para o título de Doutor em Ciências dentro do Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Faz parte da pesquisa teórica desenvolvida pelo Grupo de Física de Plasmas do IF-UFRGS, e tem por objetivo participar do esforço de tornar comercialmente viável a tecnologia de fusão termonuclear como fonte geradora de energia elátrica. Conhecimento científico e tecnológico que é imprescindível para um país em desenvolvimento como o Brasil. Dentro deste contexto, o trabalho desenvolvido segue a linha de pesquisa do estudo de processos de geraçãao de correntes em tokamaks por meio de interações onda-partícula. Assim, estudamos os efeitos devido a ocorrência de transporte radial de partículas em um tokamak na eficiência de geração de corrente devido a ondas de radio freqüência (RF), na presença de barreiras internas de transporte (ITB - Internal Transport Barriers). Para isso, considerou-se dois casos: no primeiro, a geração de corrente ocorre devido somente a ondas do tipo híbrida inferior (LH - Lower Hybrid), e no segundo, a geração com ação combinada das ondas LH e do tipo eletrônica de cíclotron (EC - Electron Cyclotron). Os resultados foram obtidos por solução numérica da equação de Fokker-Planck que rege a evolução da função distribuição de elétrons. Nós consideramos que o transporte radial de partículas pode ser devido a utuações magnéticas ou eletrostáticas. Considerando ambos os tipos de utuações, a eficiência da geração de corrente mostrou um crescimento com o crescimento das utuações que originam o transporte. A dependência da eficiência da geração de corrente na profundidade e posição da barreira também foi investigada. / This work constitutes a monograph to be presented as requirement to the title of PhD at the Physics Graduate Program at Federal University of Rio Grande do Sul. It is part of a theoretical research developed by the Plasma Physics Group of the IF-UFRGS, and it have the purpose to participe on the e ort to make feasible the thermonuclear fusion technology as a source of electric energy. Scienti c and technological knowledge that are indispensable to a developing country as the Brazil. In that context, the work under development follows the research line of the study of the process of current drive in tokamaks by means of wave-particle interaction. Therefore, we studied the e ects due to the occurrence of radial transport of particles in a tokamak on the e ciency of current drive due the radio frequency waves (RF), in the presence of an Internal Transport Barrier (ITB). For this, we consider two cases: at rst, the current drive occur due to Lower Hybrid waves (LH) only, and at second case, the current drive with combined action of LH and Electron Cyclotron (EC) waves. The present results are obtained by numerical solution of the Fokker-Planck equation which rules the evolution of the electron distribution function. We assume that the radial transport of particles can be due to magnetic or to eletrostatic utuations. It considering both the utuations types, the e ciency of current drive is shown to increase with the increase of the utuations which originate the transport. The dependence of the current drive e ciency on the depth and position of the barrier is also investigated.

O objetivo dessa dissertação foi analisar a influência de possíveis reações de fusão nuclear quando elementos leves, definidos como alvos são adicionados ao combustível nuclear. A energia cinética dos produtos de fissão, na concepção desse estudo, é utilizada para vencer a repulsão elétrica entre os núcleos. Para esse trabalho foram considerados a adição de hidrogênio, deutério, lítio e berílio em fração mássica de 0,30. A escolha desses elementos foi realizada através da análise da energia de ligação, do número atômico e das seções de choque experimentais de fusão. A avaliação da fusão nuclear foi realizada via principio da incerteza, pois não há um modelo que pudesse cobrir um grande número de reações possíveis. A probabilidade de reação foi aproximada como uma função da probabilidade de um produto de fissão encontrar determinado elemento leve. Adicionalmente foram calculados os tempos de freamento eletrônico para os produtos de fissão com isso verificou-se que a escala de freamento não representa limitação para a fusão. A principal alteração, devido à adição dos alvos, foi na distribuição dos tempos de meia vida dos produtos de fissão, na direção de maiores tempos. A alteração nessa grandeza indica que é possível reduzir a atividade média do rejeito nuclear, em especial o de alto nível de radioatividade, tornando sua manipulação mais segura. Os alvos de hidrogênio e lítio apresentaram os melhores resultados para o aumento do tempo de meia vida médio dos produtos de fissão, conseguindo altera-la em média duas ordens de grandeza. Outras alterações, que não foram alvo desse estudo, são esperadas devido à inserção desses alvos, como por exemplo, na cinética. / The objective of this dissertation was to analyze the influence of possible nuclear fusion reactions when light elements, defined as targets are added to the nuclear fuel. The kinetic energy of the fission products, in the conception of this study, is used to overcome the electrical repulsion between the nuclei. For this work were considered the addition of hydrogen, deuterium, lithium and beryllium in mass fraction of 0.30. The choice of these elements was performed by analyzing the binding energy, the atomic number and experimental fusion cross sections. The assessment of fusion was performed via the uncertainty principle, since there is no model that could cover a large number of possible reactions. The probability of reaction was approximated as a function of the probability of fission product find a particular light element. Additionally times were calculated for the electronic stopping fission products where was found that scale of stopping does not impose limits on fusion. The main change due to the addition of the targets was the distribution of halflives of the fission products, towards longer times. The change in this magnitude indicates that it is possible to reduce the average activity of the nuclear waste, in particular the high level of radioactivity, making handling safer. The targets of hydrogen and lithium showed the best results for increasing the half-life of the average fission products, managing change a on the average of two orders of magnitude. Other modifications, which were not discussed in this study, are expected due to the insertion of these targets, e.g. kinetics.

Este trabalho constitui-se numa monografia para ser apresentada como requisito para o título de Doutor em Ciências dentro do Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Faz parte da pesquisa teórica desenvolvida pelo Grupo de Física de Plasmas do IF-UFRGS, e tem por objetivo participar do esforço de tornar comercialmente viável a tecnologia de fusão termonuclear como fonte geradora de energia elátrica. Conhecimento científico e tecnológico que é imprescindível para um país em desenvolvimento como o Brasil. Dentro deste contexto, o trabalho desenvolvido segue a linha de pesquisa do estudo de processos de geraçãao de correntes em tokamaks por meio de interações onda-partícula. Assim, estudamos os efeitos devido a ocorrência de transporte radial de partículas em um tokamak na eficiência de geração de corrente devido a ondas de radio freqüência (RF), na presença de barreiras internas de transporte (ITB - Internal Transport Barriers). Para isso, considerou-se dois casos: no primeiro, a geração de corrente ocorre devido somente a ondas do tipo híbrida inferior (LH - Lower Hybrid), e no segundo, a geração com ação combinada das ondas LH e do tipo eletrônica de cíclotron (EC - Electron Cyclotron). Os resultados foram obtidos por solução numérica da equação de Fokker-Planck que rege a evolução da função distribuição de elétrons. Nós consideramos que o transporte radial de partículas pode ser devido a utuações magnéticas ou eletrostáticas. Considerando ambos os tipos de utuações, a eficiência da geração de corrente mostrou um crescimento com o crescimento das utuações que originam o transporte. A dependência da eficiência da geração de corrente na profundidade e posição da barreira também foi investigada. / This work constitutes a monograph to be presented as requirement to the title of PhD at the Physics Graduate Program at Federal University of Rio Grande do Sul. It is part of a theoretical research developed by the Plasma Physics Group of the IF-UFRGS, and it have the purpose to participe on the e ort to make feasible the thermonuclear fusion technology as a source of electric energy. Scienti c and technological knowledge that are indispensable to a developing country as the Brazil. In that context, the work under development follows the research line of the study of the process of current drive in tokamaks by means of wave-particle interaction. Therefore, we studied the e ects due to the occurrence of radial transport of particles in a tokamak on the e ciency of current drive due the radio frequency waves (RF), in the presence of an Internal Transport Barrier (ITB). For this, we consider two cases: at rst, the current drive occur due to Lower Hybrid waves (LH) only, and at second case, the current drive with combined action of LH and Electron Cyclotron (EC) waves. The present results are obtained by numerical solution of the Fokker-Planck equation which rules the evolution of the electron distribution function. We assume that the radial transport of particles can be due to magnetic or to eletrostatic utuations. It considering both the utuations types, the e ciency of current drive is shown to increase with the increase of the utuations which originate the transport. The dependence of the current drive e ciency on the depth and position of the barrier is also investigated.