Neste trabalho foi estudado o espectro das ondas de MHD ideal em um plasma cilíndrico. Considerando o plasma inomogêneo, o espectro apresenta regiões discretas e contínuas: onda lenta e onda de Alfvén. Os automodos das regiões discretas são as soluções da equação de Hain-Lüst e, nas regiões contínuas, as autofunções apresentam singularidades. Foram determinadas expressões analíticas em termos da função de Bessel que os autovalores da onda de Alfvén apresentam o comportamento discreto. Os modos globais discretos de Alfvén foram calculados usando um equilíbrio da configuração de tokamak, beta < 1, e estes modos apresentam uma pequena contribuição da onda compressional. Foi feita uma análise da propagação da energia da onda por meio do vetor de Poynting e este conhecimento tem a sua importância no problema de aquecimento do plasma por ondas de Alfvén. Foi feita, também, uma análise da polarização das ondas. Foi estudado o espectro da onda devido ao efeito de beta, beta > 1. Esta condição é mais aplicável em problemas de plasma espacial, por exemplo, na fotosfera solar. Foram obtidos, pela primeira vez, os modos discretos de onda lenta, previstos teoricamente. As suas soluções (autofunções e autovalores) possuem também a característica global, aqui denominadas de modos globais discretos da onda lenta. Outro estudo do problema espectral foi realizado para urna configuração de equilíbrio para RFP (\"Reversed Field Pinch\"). Determinou-se, além dos automodos Sturmianos da onda de Alfvén, os automodos anti-Sturmianos da onda lenta. / The spectrum of the ideal MHD waves in cylindrical plasmas has been studied. Assuming non homogeneous plasma, the spectrum presents the discrete and continuum (slow and Alfvén waves) regions. The eigenfunctions of the discrete regions are the solutions of the Hain-Lüst equation. In the continua, the solutions of this equation have singularities. It has been determined analytical expressions for the discrete eigenfunctions. These happen to be the Bessel\'s function and its eigenvalues agree with the numerical calculations. The discrete modes (global modes) of Alfvén waves have been calculated by numerically using the equilibrium configuration of tokamaks, beta < 1, and it was observed that these modes present a small contribution from the compressional waves. An analysis of the energy propagation was done using the Poynting vector. This has its importance in the problem of plasma heating by Alfvén waves. Its polarization was also studied. The effect of beta, through values greater than 1, was also studied. This condition is more aplicable to the spacial plasma problems, for example, in the solar photosphere\'s plasma. It has been calculated, for the first time, the discrete modes of slow waves, proposed theoretically. Its solutions (eigenfunctions and eigenvalues) have also the characteristics of the global modes, called global discrete slow waves. The study of spectral problems for the Reversed Field Pinch configurations was also determined here for both Sturmian eigenmodes for the Alfvén waves and Anti-Sturmian eigenmodes for the slow waves.

Neste trabalho foi estudado o espectro das ondas de MHD ideal em um plasma cilíndrico. Considerando o plasma inomogêneo, o espectro apresenta regiões discretas e contínuas: onda lenta e onda de Alfvén. Os automodos das regiões discretas são as soluções da equação de Hain-Lüst e, nas regiões contínuas, as autofunções apresentam singularidades. Foram determinadas expressões analíticas em termos da função de Bessel que os autovalores da onda de Alfvén apresentam o comportamento discreto. Os modos globais discretos de Alfvén foram calculados usando um equilíbrio da configuração de tokamak, beta < 1, e estes modos apresentam uma pequena contribuição da onda compressional. Foi feita uma análise da propagação da energia da onda por meio do vetor de Poynting e este conhecimento tem a sua importância no problema de aquecimento do plasma por ondas de Alfvén. Foi feita, também, uma análise da polarização das ondas. Foi estudado o espectro da onda devido ao efeito de beta, beta > 1. Esta condição é mais aplicável em problemas de plasma espacial, por exemplo, na fotosfera solar. Foram obtidos, pela primeira vez, os modos discretos de onda lenta, previstos teoricamente. As suas soluções (autofunções e autovalores) possuem também a característica global, aqui denominadas de modos globais discretos da onda lenta. Outro estudo do problema espectral foi realizado para urna configuração de equilíbrio para RFP (\"Reversed Field Pinch\"). Determinou-se, além dos automodos Sturmianos da onda de Alfvén, os automodos anti-Sturmianos da onda lenta. / The spectrum of the ideal MHD waves in cylindrical plasmas has been studied. Assuming non homogeneous plasma, the spectrum presents the discrete and continuum (slow and Alfvén waves) regions. The eigenfunctions of the discrete regions are the solutions of the Hain-Lüst equation. In the continua, the solutions of this equation have singularities. It has been determined analytical expressions for the discrete eigenfunctions. These happen to be the Bessel\'s function and its eigenvalues agree with the numerical calculations. The discrete modes (global modes) of Alfvén waves have been calculated by numerically using the equilibrium configuration of tokamaks, beta < 1, and it was observed that these modes present a small contribution from the compressional waves. An analysis of the energy propagation was done using the Poynting vector. This has its importance in the problem of plasma heating by Alfvén waves. Its polarization was also studied. The effect of beta, through values greater than 1, was also studied. This condition is more aplicable to the spacial plasma problems, for example, in the solar photosphere\'s plasma. It has been calculated, for the first time, the discrete modes of slow waves, proposed theoretically. Its solutions (eigenfunctions and eigenvalues) have also the characteristics of the global modes, called global discrete slow waves. The study of spectral problems for the Reversed Field Pinch configurations was also determined here for both Sturmian eigenmodes for the Alfvén waves and Anti-Sturmian eigenmodes for the slow waves.

Esta dissertação se propõe a uma investigação teórica sobre a propagação de ondas de Alfvén e geodésicas no plasma de um Tokamak, destacando suas funcionalidades na viabilidade da construção de um futuro reator de fusão nuclear para a produção de energia. O Tokamak se trata de uma câmara toroidal onde o plasma fica confinado sob efeitos de um forte campo magnético a fim de alcançar altas temperaturas, necessárias para atingir as condições necessárias para a fusão nuclear. Foram abordadas as ondas de Alfvén e mais profundamente os Modo Acústico Geodésicos. Para ondas de Alfvén estão descritas, a sua natureza, uma onda comum a qualquer plasma sujeito a um campo magnético, quando devidamente perturbado ondas de Alfvén se propagam ao longo destas linhas de campo, também são relatadas suas possíveis aplicações. É descrito um estudo teórico onde se encontra os modos de Alfvén em coordenadas cilíndricas, uma aproximação para tokamaks com alta razão de aspecto. No caso dos Modos Acústico Geodésicos, GAM, onde sua origem está na curvatura toroidal do Tokamak, se tratam de perturbação de pressão que se propaga poloidalmente, tendo configurações simétricas ao longo do toroide, possuindo número toroidal $N=0$, e número poloidal $M=0,\\pm 1,\\pm 2 , ... $. É abordado suas possíveis aplicações e também um efeito de natureza estranha onde modos de Alfvén interagem com GAM. Por fim, segue uma investigação teórica sobre os efeitos de rotação de elétrons e íons, na forma do fluxo de cada partícula ao longo das linhas de campo magnético, na relação de dispersão e instabilidades de GAM. Em prosseguimento à investigação teórica sobre os efeitos de rotação, segue uma breve análise de dados fornecidos pelo Instituto de Física de Plasma da Academia Tcheca de Ciências, obtidos no COMPASS, onde é demonstrada uma possível correspondência qualitativa da dispersão e instabilidades de GAM com a teoria desenvolvida. / This work intends to present a theorical treatment of Alfven and geodesic wave behavior in tokamak plasma, showing their function on the viability study for the construction of a fusion reactor for energy production. The Tokamak is a toroidal chamber where the plasma stays confined under effects of a strong magnetic field where its can reach high temperature in necessary conditions for nuclear fusion. It is presented the behavior of Alfvén waves and deeper Geodesic Acoustic Modes. For Alfvén waves, it is described it\'s nature, a comum wave in any plasma under magnetic field, when properly perturbed, Alfvén waves can propagate on the magnetic field line, also it is presented possible applications. It\'s presented a theorical treatment where Alfvén modes in cilindrical coordinates, approximation for Tokamak with high aspect ratio. In Geodesic Acoustic Mode, GAM, driven by the todoidal curvature and symmetry of Tokamak, it is showed possible applications and a interaction with Alfvén waves. A perturbation that propagate in poloidal direction, symmetrical in toroidal direction, with toroidal number $N=0$ and poloidal number $M = 0, \\pm 1, \\pm 2 , ...$, a theorical treatment on rotation effects of electrons and ions in form of flux along the magnetic field line, on dispersion relation and instability of GAM is presented. In the end, it is presented a data analysis on COMPASS shoots, where is showed a possible qualitative correspondence between GAM dispersion and instabilities with the theory and experiment.

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.

In this work we investigated the excitation of Alfvén eigenmodes in tokamaks using external antennas to the plasma column. The basic theory of Alfvén waves is revised, including non-ideal effects such as resistivity. Then the theoretical model for excitation Alfvén waves in a cylindrical plasma column, developed by Kurt Appert, is shown in detail, as an introduction to the more complex problem of Alfvén waves in toroidal plasmas. The cylindrical model is implemented in a numerical code, which is used to study the excitation of Global Alfvén Waves (GAWs), below to the so-called Continuum of Alfvén, in TCABR and JET tokamaks, using a realistic description of their antenna systems. In the sequel, it is given a brief description of Toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs) that are excited in the gaps of the Continuum of Alfvén created by the periodicity condition of the toroidal configuration. The excitement of these modes in JET tokamak is studied using the codes HELENA, for reconstruction of magneto-hydrodynamic equilibrium, and CASTOR, which calculates the perturbed fields in this equilibrium, coupled with instability or modes excited within the magneto-resistive hydrodynamic model. This study was carried out in order to determine, consistently, the spectrum quality and the eigenmodes associated with TAEs, with different numbers toroidal n, excited by the new JET antenna system. In particular, it was investigated in detail the effect of the phases of the supply currents of the different modules (eight) of the antenna system in the quality of the excited spectrum, using an original method, implemented in this work, based on the CASTOR code. The results indicate that, although the excitation of a certain mode may be a privileged by an optimized choice of phases, satellite modes can also be excited with higher amplitude, so that the purity of the spectrum is not substantially improved. This is the main result obtained in this work. / Neste trabalho é investigada a excitação de modos própios de Alfvén em tokamaks, utilizando antenas externas à coluna de plasma. A teoria básica das ondas de Alfvén é revista, incluindo efeitos não ideais, como resistividade. A seguir, o modelo teórico para excitação de ondas de Alfvén numa coluna cilindrica de plasma, desenvolvido por Kurt Appert, é apresentado em detalhe, como introdução ao problema mais complexo de ondas de Alfvén em plasmas toroidais. O modelo cilindrico é implementado em um código numérico, que é utilizado para estudar a excitação de modos globais de Alfvén (GAWs - Global Alfvén Waves), abaixo do chamado Continuo de Alfvén, nos tokamaks TCABR e JET, utilizando uma descrição realista de seus sistemas de antenas. A seguir é feita uma breve descrição dos auto modos toroidais de Alfvén (TAEs - Toroidal Alfvén Eigenmodes) que são excitados nas brechas do Continuo de Alfvén criadas pela condição de periodicidade em configurações toroidais. A excitação desses modos no tokamak JET é estudada utilizando os códigos HELENA, para reconstrução do equilíbrio magneto-hidrodinâmico, e CASTOR, que calcula os campos perturbados nesse equilíbrio, associados a instabilidades ou modos excitados, dentro do modelo magneto-hidrodinâmico resistivo. Esse estudo foi feito com o objetivo de determinar, de forma consistente, a qualidade do espectro e as auto-funções associadas a TAEs, com diferentes números toroidais n, excitados pelo atual sistema de antenas do JET. Em particular, foi investigado em detalhe o efeito das fases das correntes de alimentação dos diferentes módulos (oito) do sistema de antenas na qualidade do espectro excitado, utilizando um método original, implementado neste trabalho, de utilizar o código CASTOR. Os resultados indicam que embora a excitação de um determinado modo possa ser privilegiado por uma escolha ótima das fases, modos satélites também podem ser excitados com maior amplitude, de modo que a pureza do espectro não é substancialmente melhorada. Este é o principal resultado obtido neste trabalho.

Esta dissertação se propõe a uma investigação teórica sobre a propagação de ondas de Alfvén e geodésicas no plasma de um Tokamak, destacando suas funcionalidades na viabilidade da construção de um futuro reator de fusão nuclear para a produção de energia. O Tokamak se trata de uma câmara toroidal onde o plasma fica confinado sob efeitos de um forte campo magnético a fim de alcançar altas temperaturas, necessárias para atingir as condições necessárias para a fusão nuclear. Foram abordadas as ondas de Alfvén e mais profundamente os Modo Acústico Geodésicos. Para ondas de Alfvén estão descritas, a sua natureza, uma onda comum a qualquer plasma sujeito a um campo magnético, quando devidamente perturbado ondas de Alfvén se propagam ao longo destas linhas de campo, também são relatadas suas possíveis aplicações. É descrito um estudo teórico onde se encontra os modos de Alfvén em coordenadas cilíndricas, uma aproximação para tokamaks com alta razão de aspecto. No caso dos Modos Acústico Geodésicos, GAM, onde sua origem está na curvatura toroidal do Tokamak, se tratam de perturbação de pressão que se propaga poloidalmente, tendo configurações simétricas ao longo do toroide, possuindo número toroidal $N=0$, e número poloidal $M=0,\\pm 1,\\pm 2 , ... $. É abordado suas possíveis aplicações e também um efeito de natureza estranha onde modos de Alfvén interagem com GAM. Por fim, segue uma investigação teórica sobre os efeitos de rotação de elétrons e íons, na forma do fluxo de cada partícula ao longo das linhas de campo magnético, na relação de dispersão e instabilidades de GAM. Em prosseguimento à investigação teórica sobre os efeitos de rotação, segue uma breve análise de dados fornecidos pelo Instituto de Física de Plasma da Academia Tcheca de Ciências, obtidos no COMPASS, onde é demonstrada uma possível correspondência qualitativa da dispersão e instabilidades de GAM com a teoria desenvolvida. / This work intends to present a theorical treatment of Alfven and geodesic wave behavior in tokamak plasma, showing their function on the viability study for the construction of a fusion reactor for energy production. The Tokamak is a toroidal chamber where the plasma stays confined under effects of a strong magnetic field where its can reach high temperature in necessary conditions for nuclear fusion. It is presented the behavior of Alfvén waves and deeper Geodesic Acoustic Modes. For Alfvén waves, it is described it\'s nature, a comum wave in any plasma under magnetic field, when properly perturbed, Alfvén waves can propagate on the magnetic field line, also it is presented possible applications. It\'s presented a theorical treatment where Alfvén modes in cilindrical coordinates, approximation for Tokamak with high aspect ratio. In Geodesic Acoustic Mode, GAM, driven by the todoidal curvature and symmetry of Tokamak, it is showed possible applications and a interaction with Alfvén waves. A perturbation that propagate in poloidal direction, symmetrical in toroidal direction, with toroidal number $N=0$ and poloidal number $M = 0, \\pm 1, \\pm 2 , ...$, a theorical treatment on rotation effects of electrons and ions in form of flux along the magnetic field line, on dispersion relation and instability of GAM is presented. In the end, it is presented a data analysis on COMPASS shoots, where is showed a possible qualitative correspondence between GAM dispersion and instabilities with the theory and experiment.

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.

Neste trabalho primeiramente estudamos os efeitos na propagação de ondas de Alfvén em plasmas empoeirados encontrados em inúmeros ambientes astrofísicos. A relação de dispersão da onda é modificada apresentando novos mecanismos de amortecimento. Há na literatura dados observacionais que indicam a existência de condições para crescimento de partículas de poeira na base da atmosfera de estrelas gigantes e supergigantes frias. Construímos um modelo de perda de massa para essas estrelas no qual mostramos que um fluxo de ondas de Alfvén, amortecido pela presença de poeira, pode contribuir para a geração de um vento de baixa velocidade e alta taxa de perda de massa, de acordo com as observações. Já no caso de estrelas quentes, mostramos como é possível obter as condições ideais para formação e crescimento destas partículas em um modelo de colisão de ventos em sistemas binários. A partir deste modelo, é possível explicar as altas emissões em raios-X observadas, além do crescimento de grãos no pós-choque. Aplicando a idéia ao sistema binário de eta Carinae, o modelo permite a determinação dos parâmetros orbitais do sistema. A poeira contida nos ventos estelares é então ejetada para o meio interestelar. Através de um cálculo semi-empírico determinamos a importância de cada intervalo de massa estelar, em cada etapa evolutiva, no retorno de material sólido ao MI. Em regiões de formação estelar investigamos como as ondas de Alfvén, amortecidas pela presença de poeira, influenciam a estabilidade de nuvens moleculares. Em oposição às teorias encontradas na literatura, mostramos que uma nuvem molecular anã, suportada apenas por pressão magnética, não pode ser dinamicamente estável. / In this work, we firstly discuss the propagation of Alfvén waves in dusty plasmas found in several astrophysical environments. The wave dispersion relation is modified giving rise to new damping mechanisms. There are in the literature observational data indicating the presence of dust near the surface of cool giant and supergiant stars. We developed a stellar mass loss model where we show that a flux of Alfvén waves, damped by the dust presence,can generate a low velocity and high mass loss rate wind, in agreement with the observations. In the case of hot stars we show how it is possible to obtain the special conditions for dust growth in a wind collision model of massive binary systems. For this model it is possible to explain both, the high X-rays emissions and dust growth at the post-shock phase. Applying the idea to the $eta$ Carinae binary system, the model allows the determination of the system orbital and the stellar wind parameters. The stellar wind´s dust is then ejected to the interstellar medium. In a semi-empirical calculation we showed the importance of each stellar mass, at each evolutionary phase, on the dust feedback of the ISM. For star formation regions, we investigate the role of Alfvén waves, damped by the dust presence, on the stability of the molecular clouds. In spite of the works found in the literature, we showed that a dwarf molecular cloud, magnetically supported only, is unstable.

Neste trabalho primeiramente estudamos os efeitos na propagação de ondas de Alfvén em plasmas empoeirados encontrados em inúmeros ambientes astrofísicos. A relação de dispersão da onda é modificada apresentando novos mecanismos de amortecimento. Há na literatura dados observacionais que indicam a existência de condições para crescimento de partículas de poeira na base da atmosfera de estrelas gigantes e supergigantes frias. Construímos um modelo de perda de massa para essas estrelas no qual mostramos que um fluxo de ondas de Alfvén, amortecido pela presença de poeira, pode contribuir para a geração de um vento de baixa velocidade e alta taxa de perda de massa, de acordo com as observações. Já no caso de estrelas quentes, mostramos como é possível obter as condições ideais para formação e crescimento destas partículas em um modelo de colisão de ventos em sistemas binários. A partir deste modelo, é possível explicar as altas emissões em raios-X observadas, além do crescimento de grãos no pós-choque. Aplicando a idéia ao sistema binário de eta Carinae, o modelo permite a determinação dos parâmetros orbitais do sistema. A poeira contida nos ventos estelares é então ejetada para o meio interestelar. Através de um cálculo semi-empírico determinamos a importância de cada intervalo de massa estelar, em cada etapa evolutiva, no retorno de material sólido ao MI. Em regiões de formação estelar investigamos como as ondas de Alfvén, amortecidas pela presença de poeira, influenciam a estabilidade de nuvens moleculares. Em oposição às teorias encontradas na literatura, mostramos que uma nuvem molecular anã, suportada apenas por pressão magnética, não pode ser dinamicamente estável. / In this work, we firstly discuss the propagation of Alfvén waves in dusty plasmas found in several astrophysical environments. The wave dispersion relation is modified giving rise to new damping mechanisms. There are in the literature observational data indicating the presence of dust near the surface of cool giant and supergiant stars. We developed a stellar mass loss model where we show that a flux of Alfvén waves, damped by the dust presence,can generate a low velocity and high mass loss rate wind, in agreement with the observations. In the case of hot stars we show how it is possible to obtain the special conditions for dust growth in a wind collision model of massive binary systems. For this model it is possible to explain both, the high X-rays emissions and dust growth at the post-shock phase. Applying the idea to the $eta$ Carinae binary system, the model allows the determination of the system orbital and the stellar wind parameters. The stellar wind´s dust is then ejected to the interstellar medium. In a semi-empirical calculation we showed the importance of each stellar mass, at each evolutionary phase, on the dust feedback of the ISM. For star formation regions, we investigate the role of Alfvén waves, damped by the dust presence, on the stability of the molecular clouds. In spite of the works found in the literature, we showed that a dwarf molecular cloud, magnetically supported only, is unstable.

In this work we investigated the excitation of Alfvén eigenmodes in tokamaks using external antennas to the plasma column. The basic theory of Alfvén waves is revised, including non-ideal effects such as resistivity. Then the theoretical model for excitation Alfvén waves in a cylindrical plasma column, developed by Kurt Appert, is shown in detail, as an introduction to the more complex problem of Alfvén waves in toroidal plasmas. The cylindrical model is implemented in a numerical code, which is used to study the excitation of Global Alfvén Waves (GAWs), below to the so-called Continuum of Alfvén, in TCABR and JET tokamaks, using a realistic description of their antenna systems. In the sequel, it is given a brief description of Toroidal Alfvén eigenmodes (TAEs) that are excited in the gaps of the Continuum of Alfvén created by the periodicity condition of the toroidal configuration. The excitement of these modes in JET tokamak is studied using the codes HELENA, for reconstruction of magneto-hydrodynamic equilibrium, and CASTOR, which calculates the perturbed fields in this equilibrium, coupled with instability or modes excited within the magneto-resistive hydrodynamic model. This study was carried out in order to determine, consistently, the spectrum quality and the eigenmodes associated with TAEs, with different numbers toroidal n, excited by the new JET antenna system. In particular, it was investigated in detail the effect of the phases of the supply currents of the different modules (eight) of the antenna system in the quality of the excited spectrum, using an original method, implemented in this work, based on the CASTOR code. The results indicate that, although the excitation of a certain mode may be a privileged by an optimized choice of phases, satellite modes can also be excited with higher amplitude, so that the purity of the spectrum is not substantially improved. This is the main result obtained in this work. / Neste trabalho é investigada a excitação de modos própios de Alfvén em tokamaks, utilizando antenas externas à coluna de plasma. A teoria básica das ondas de Alfvén é revista, incluindo efeitos não ideais, como resistividade. A seguir, o modelo teórico para excitação de ondas de Alfvén numa coluna cilindrica de plasma, desenvolvido por Kurt Appert, é apresentado em detalhe, como introdução ao problema mais complexo de ondas de Alfvén em plasmas toroidais. O modelo cilindrico é implementado em um código numérico, que é utilizado para estudar a excitação de modos globais de Alfvén (GAWs - Global Alfvén Waves), abaixo do chamado Continuo de Alfvén, nos tokamaks TCABR e JET, utilizando uma descrição realista de seus sistemas de antenas. A seguir é feita uma breve descrição dos auto modos toroidais de Alfvén (TAEs - Toroidal Alfvén Eigenmodes) que são excitados nas brechas do Continuo de Alfvén criadas pela condição de periodicidade em configurações toroidais. A excitação desses modos no tokamak JET é estudada utilizando os códigos HELENA, para reconstrução do equilíbrio magneto-hidrodinâmico, e CASTOR, que calcula os campos perturbados nesse equilíbrio, associados a instabilidades ou modos excitados, dentro do modelo magneto-hidrodinâmico resistivo. Esse estudo foi feito com o objetivo de determinar, de forma consistente, a qualidade do espectro e as auto-funções associadas a TAEs, com diferentes números toroidais n, excitados pelo atual sistema de antenas do JET. Em particular, foi investigado em detalhe o efeito das fases das correntes de alimentação dos diferentes módulos (oito) do sistema de antenas na qualidade do espectro excitado, utilizando um método original, implementado neste trabalho, de utilizar o código CASTOR. Os resultados indicam que embora a excitação de um determinado modo possa ser privilegiado por uma escolha ótima das fases, modos satélites também podem ser excitados com maior amplitude, de modo que a pureza do espectro não é substancialmente melhorada. Este é o principal resultado obtido neste trabalho.