Neste trabalho um modelo é apresentado que permite-nos prever quantitativamente o estado estacionário atingido por um plasma não-neutro durante um processo de relaxação nãocolisional. Como uma aplicação específica, a teoria é usada para estudar a relaxação de feixes de partículas carregadas na qual, mostra-se que, um feixe inicialmente casado relaxa para a distribuição de Lynden-Bell. No entanto, quando existe um descasamento inicial, o mesmo oscila e ressonâncias paramétricas conduzem-no a uma separação de fases: caroço e halo. A abordagem desenvolvida vale tanto para a densidade como para a distribuição de velocidade no estado final estacionário. / In this work a theoretical framework is presented which allows us to quantitatively predict the final stationary state achieved by a non-neutral plasma during a process of collisionless relaxation. As a specific application, the theory is used to study relaxation of charged-particle beams. It is shown that a fully matched beam relaxes to the Lynden-Bell distribution. However, when a mismatch is present and the beam oscillates, parametric resonances lead to a corehalo phase separation. The approach developed accounts for both the density and the velocity distributions in the final stationary state.

Neste trabalho, um problema de transferência de calor da dinâmica de gases rarefeitos, causado pela diferença de temperaturas nas superfícies de um canal, é abordado. O problema é formulado através dos modelos cinéticos BGK, S e Gross-Jackson da equação linearizada de Boltzmann e resolvido, de forma unificada, pelo método analítico de ordenadas discretas (método ADO). Resultados numéricos para as perturbações de densidade e temperatura e também para o fluxo de calor são apresentados e comparados, mostrando que não se pode dizer que algum dos três modelos seja uma melhor aproximação da solução aos resultados da equação linearizada de Boltzmann. / In this work, a heat transfer problem in the rarefied gas dynamics field, in a plane channel, is studied. In particular, the flow is induced by different temperatures at the wall surfaces. The formulation of the problem is based in an ”unified” kinetic equation which includes the BGK model, the S-model and the Gross-Jackson model of the linearized Boltzmann equation. An analytical version of the discrete-ordinates method (the ADO method) is used to develop the solution and to evaluate the density, temperature and heat-flow profiles. Numerical results are presented and used to establish comparisons with the linearized Boltzmann equation results. It is shown that, for an analysis based in all cases, it is not possible to say that one of the models is a better approximation of the solution of the linearized Boltzmann equation.

Orientador: João Cláudio Thoméo / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Banca: Michel Brienzo / Resumo: O objetivo do presente trabalho foi avaliar a cinética de crescimento do fungo termófilo Myceliophthora thermophila M.7.7 em cultivo sólido. A aplicação imediata desta cinética é empregá-la a modelos de previsão de transferência de calor e massa em biorreatores; em horizonte mais amplo, a cinética poderá ser relacionada à secreção de metabólitos pelo microrganismo. O meio de cultivo foi composto por bagaço de cana de açúcar e farelo de trigo (proporção 7:3) e as determinações indiretas das concentrações de biomassa foram realizadas através de metodologias químicas analíticas e de análise de imagens. Os métodos analíticos se basearam nas quantificações de N-acetil-D-glicosamina e atividade de CMCase, α amilases, xilanases, proteases e teor de proteínas solúveis. A análise de imagens foi feita empregando-se o software Lenseye e a partir de fotografias digitalizadas, onde a quantificação do crescimento foi feita através da quantificação da área superficial ocupada pelo micélio fúngico e através de técnicas de Microscopia Ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A técnica de análise do teor de N-acetil-D-glicosamina mostrou ser um bom indicativo de crescimento microbiano, com bom ajuste ao modelo logístico, resultando em um coeficiente R2 igual a 0,98, tendo permitido estimar os parâmetros cinéticos de crescimento, onde o Xmáx foi de 1,889 mg de glicosamina/g de fermentado. Além disso, foi possível observar com clareza as fases de crescimento acelerado, estacionária e de declínio, apesar de apresentar algumas incertezas na fase lag, provavelmente devido à heterogeneidade do meio de cultivo interferir na análise. A análise da cinética de secreção das enzimas estudadas foi um bom indicador das atividades metabólicas do fungo, mas não de seu crescimento. A determinação do teor de proteínas solúveis através da técnica de Lowry... / Abstract: This work aimed to evaluate the growth kinetics of the thermophilic fungus Myceliophthora thermophila M.7.7 during solid-state cultivation (SEC). The immediate application of this kinetics is in heat and mass transfer modeling in SEC bioreactors; however, through the kinetics, the metabolic secretion could be understood and forecasted. The cultivation medium was composed by sugar cane bagasse and wheat bran in the proportion 7:3 and the indirect determination of biomass where done using analytical chemical techniques, as well as through image analysis. The analytical methods were based on the quantification of N-acetylglucosamine, extracellular enzyme activities, and soluble proteins. The digital analysis were performed using a specific software, and the growth quantification was correlated to the superficial area occupied by the microorganism and and through Optical Microscopy (LOM) and Scanning Electron Microscopy (SEM).The glucosamine analysis is considered an adequate method to quantify the microbial growth, since it aloud to clearly identify the phases of fast growing, stationary and decreasing, even though the lag phase identification was uncertain due to the interference of the cultivation medium on the analytical method. The analysis of CMCase, amylases, xylanases and proteases were good indicators of the fungal metabolic activities, but not of the fungal growth. The determination of the content of soluble proteins by Lowry technique presented uncertainties and do not represent faithfully all the microorganism development phases. The growth analysis by SEM possible to describe the morphological characteristics of the fungus, as the presence of conidia and hyphae propagation on fibrils branched from sugar cane bagasse. The digital image processing was well correlated to the analytical methods, but was also discarded as an adequate growth indicator. Nevertheless, this technique is promising ... / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-03-30Bitstream added on 2014-06-13T20:13:11Z : No. of bitstreams: 1 cirino_mm_me_bauru.pdf: 7880513 bytes, checksum: 90db4c500722605231950129993ca3de (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho procurou identificar como estudantes do Ensino Médio se apropriam de conceitos e elaboram determinados modelos inseridos em Cinética Química, especificamente o modelo cinético de colisão de partículas numa reação (Teoria das Colisões). Esta análise e as reflexõe que a seguiram foram baseadas principalmente nos estudos realizados por Piaget (1975, 1975b, 1977), Piaget & Inhelder (1975, 1977), Jun (2000) e Fischbein (1975). Utilizamos como documentos as transcrições das entrevistas (pré e pós-testes) realizadas individualmente com cada aluno. Inicialmente os estudantes foram entrevistados (pré-testes) com o intuito de identificar a familiaridade com a noção de evento probabilístico ou aleatório. Numa segunda etapa (pós-testes) esse conhecimento (ou a ausência parcial/total dele) foi posto à prova numa tentativa de estabelecer relações com um conteúdo específico da Química (Teoria das Colisões). Os resultados obtidos apontam para grandes discrepâncias entre o modelo cinético de colisões elaborado pelos estudantes e o cientificamente aceito. / The purpose of this work is to contribute for Science teaching making analysis and reflections on the way high school students appropriate the concepts and models related to Chemical Kinetics, mainly particles collisions' kinetics model in chemical reaction (Collision Theory Model). This investigation was based on Piaget and Inhelder' studies (1975), and also on Piaget (1975, 1977), Jun (2000), and Fischbein (1975) works, which have studied the connection between the young students and the probabilistic thinking. The analysis of the document evidences had the aim to evaluate if the students would be able to achieve generalization and develop concepts about Probability Theory. In the second part these concepts or its partial/total lacks were linked with chemical kinetics in attempt to establish relationships between correct explanation of collision kinetic model and the students' failure models. The obtained result points to great misconceptions related to the correct and scientific model and the student's.

Orientador: Gilberto Medeiros Kremer / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: Ao longo deste trabalho tivemos três objetivos: (i) primeiramente determinamos as equações de Burnett em segunda ordem para um gás único relativístico com base na teoria cinética e no método dos momentos de Grad. Fizemos uma análise detalhada para todos os coeficientes da pressão dinâmica, fluxo de calor e do deviante do tensor pressão, expandindo estes coeficientes para os casos de temperaturas altas e baixas respectivamente. A seguir verificamos que os resultados obtidos para todos os coeficientes, no limite não-relativístico, concordam com os resultados obtidos por Wang Chang e Uhlenbeck; (ii) em seguida determinamos novamente as equações de Burnett relativísticas empregando agora o modelo cinético de Anderson e Witting e comparamos os resultados obtidos para os coeficientes de transporte com o método dos momentos de Grad. O modelo cinético de Anderson e Witting e uma boa aproximação para os resultados encontrados pelo método de Grad no caso ultra-relativístico; (iii) e finalmente, como uma aplicação dos resultados encontrados, fizemos uma análise para a propagação de ondas sonoras para os casos de cinco campos e quatorze campos. A seguir fizemos uma análise gráfica para a velocidade de fase e para a absorção das ondas sonoras analisando os limites não-relativístico e ultra-relativístico. / Abstract: In the course of this work we have three objectives: (i) firstly we obtained the relativistic second order Burnett equations for a single-component gas on the basis of kinetic theory and Grad’s moment method. We did a detailed analysis of the coefficients of dynamic pressure, heat flux and pressure deviator, making their expansions for the non-relativistic and ultra-relativistic cases. Then we verified that our results agree with Wang Chang and Uhlenbeck’s results, on the non-relativistic limit; (ii) next, we obtained the relativistic second order Burnett equations for a single-component gas on the basis of the kinetic model of Anderson and Witting and we compared the transport coefficients with results obtained by the Grad’s moment method. The kinetic model of Anderson and Witting is a good approximation for the Grad’s moment method in the ultra-relativistic limit. (iii) finally, as an application of our results, we analysed the propagation of sound in the case of five and fourteen fields. Plots of the phase velocity and absorption of sound are given together with their non-relativistic and ultra-relativistic limits.

Made available in DSpace on 2016-08-12T18:48:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-07. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-12T18:51:07Z : No. of bitstreams: 1 000857403_20171007.pdf: 2013228 bytes, checksum: 14a7d836a166da070aaee9320e295597 (MD5) Bitstreams deleted on 2017-10-09T13:25:13Z: 000857403_20171007.pdf,. Added 1 bitstream(s) on 2017-10-09T13:26:08Z : No. of bitstreams: 1 000857403.pdf: 6906597 bytes, checksum: 793259b267cc340025fb7f2fff38e41b (MD5) / Esse trabalho apresenta o estudo dos principais resíduos da fabricação de açúcar e etanol a partir da cana-de-açúcar (o bagaço, a torta de filtro e a vinhaça) além da caracterização térmica dos mesmos para fins energéticos. O bagaço é obtido após a extração do caldo nas moendas. A torta de filtro é gerada no processo de clarificação do caldo na rota de produção do açúcar e utilizada na complementação da adubação mineral nos próprios canaviais. A vinhaça, também conhecida como vinhoto, restilo ou garapão, é um resíduo da fabricação de etanol após a etapa de destilação e também empregada como fertilizante, além de repor água ao solo. As amostras de bagaço, torta de filtro e vinhaça foram obtidas de duas usinas sucroalcooleiras do Estado de São Paulo. A caracterização química das amostras foi feita por diversas técnicas como análise elementar, espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR), difratometria de raios-X, espectrofotometria de absorção atômica, dentre outras. O comportamento de decomposição térmica, tanto das amostras individuais como de misturas binárias (1:1 m/m), foi avaliado através da análise termogravimétrica e sua derivada (TG-DTG), análise térmica diferencial (DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). As atmosferas empregadas foram de pirólise (N2), combustão (N2/O2, 8:2 v/v), oxi-combustão (CO2/O2, 8:2 v/v) e gaseificação (CO2). Foi avaliada a cinética de degradação térmica referente à primeira etapa de decomposição da matéria orgânica pelo método de Wanjun- Donghua modificado por Capela-Ribeiro. Os resultados obtidos demonstraram que, apesar de composição orgânica semelhante, o potencial energético da torta de filtro e da vinhaça foi inferior ao do bagaço devido ao alto teor de matéria inorgânica nas duas primeiras. A torta de filtro apresentou grandes quantidades de... / This work presents the study of the main wastes produced by sugarcane mills such as bagasse, filter cake and vinasse in addition to thermal characterization for energy generation. Bagasse is obtained after juice extraction in the mills. Filter cake is generated after clarification of the juice for sugar production and used as an additive in mineral fertilizers on the sugarcane crops. Vinasse is a by-product of ethanol production obtained after distillation and is also applied on the crops as a fertilizer and to restore water to the soil. The samples of bagasse, filter cake and vinasse were provided by two sugarcane mills located in the state of São Paulo. Chemical composition of samples was determined by several techniques like ultimate analysis, FTIR spectroscopy, X-ray diffractometry, atomic absorption spectrophotometry among others. Thermal decomposition behavior of both pure samples and binary blends (1:1 w/w) was evaluated by thermogravimetric analysis and its derivative (TGA-DTG), differential thermal analysis (DTA) and differential scanning calorimetry (DSC). Typical reaction atmospheres of pyrolysis (N2), combustion (N2/O2, 8:2 v/v), oxy-combustion (CO2/O2, 8:2 v/v) and gasification (CO2) were employed. Thermal decomposition kinetics regarding the first mass loss step of degradation of organic matter was evaluated by Wanjun-Donghua method modified by Capela-Ribeiro. Results indicated that, despite similar organic composition, the energetic potential of filter cake and vinasse was lower than of bagasse due to increased inorganic content. Filter cake presented high amounts of Ca, Cu, Fe, Mn, P and Zn. Vinasse showed greater concentrations of Na and K and higher amounts of other metals such as Ca, Mg, Mn and Zn in relation to bagasse and filter cake samples. Both samples had significant concentrations of heavy metals like Cr and Pb. However, great differences were observed when chemical...

Orientador: Marisa Spirandeli Crespi / Co-orientador: Paula Cristina Garcia Manoel Crnkovic / Banca: Jorge Manuel Vieira Capela / Banca: Clóvis Augusto Ribeiro / Banca: Hernane da Silva Barud / Banca: Eny Maria Vieira / Resumo: Esse trabalho apresenta o estudo dos principais resíduos da fabricação de açúcar e etanol a partir da cana-de-açúcar (o bagaço, a torta de filtro e a vinhaça) além da caracterização térmica dos mesmos para fins energéticos. O bagaço é obtido após a extração do caldo nas moendas. A torta de filtro é gerada no processo de clarificação do caldo na rota de produção do açúcar e utilizada na complementação da adubação mineral nos próprios canaviais. A vinhaça, também conhecida como vinhoto, restilo ou garapão, é um resíduo da fabricação de etanol após a etapa de destilação e também empregada como fertilizante, além de repor água ao solo. As amostras de bagaço, torta de filtro e vinhaça foram obtidas de duas usinas sucroalcooleiras do Estado de São Paulo. A caracterização química das amostras foi feita por diversas técnicas como análise elementar, espectroscopia vibracional na região do infravermelho (FTIR), difratometria de raios-X, espectrofotometria de absorção atômica, dentre outras. O comportamento de decomposição térmica, tanto das amostras individuais como de misturas binárias (1:1 m/m), foi avaliado através da análise termogravimétrica e sua derivada (TG-DTG), análise térmica diferencial (DTA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). As atmosferas empregadas foram de pirólise (N2), combustão (N2/O2, 8:2 v/v), oxi-combustão (CO2/O2, 8:2 v/v) e gaseificação (CO2). Foi avaliada a cinética de degradação térmica referente à primeira etapa de decomposição da matéria orgânica pelo método de Wanjun- Donghua modificado por Capela-Ribeiro. Os resultados obtidos demonstraram que, apesar de composição orgânica semelhante, o potencial energético da torta de filtro e da vinhaça foi inferior ao do bagaço devido ao alto teor de matéria inorgânica nas duas primeiras. A torta de filtro apresentou grandes quantidades de... / Abstract: This work presents the study of the main wastes produced by sugarcane mills such as bagasse, filter cake and vinasse in addition to thermal characterization for energy generation. Bagasse is obtained after juice extraction in the mills. Filter cake is generated after clarification of the juice for sugar production and used as an additive in mineral fertilizers on the sugarcane crops. Vinasse is a by-product of ethanol production obtained after distillation and is also applied on the crops as a fertilizer and to restore water to the soil. The samples of bagasse, filter cake and vinasse were provided by two sugarcane mills located in the state of São Paulo. Chemical composition of samples was determined by several techniques like ultimate analysis, FTIR spectroscopy, X-ray diffractometry, atomic absorption spectrophotometry among others. Thermal decomposition behavior of both pure samples and binary blends (1:1 w/w) was evaluated by thermogravimetric analysis and its derivative (TGA-DTG), differential thermal analysis (DTA) and differential scanning calorimetry (DSC). Typical reaction atmospheres of pyrolysis (N2), combustion (N2/O2, 8:2 v/v), oxy-combustion (CO2/O2, 8:2 v/v) and gasification (CO2) were employed. Thermal decomposition kinetics regarding the first mass loss step of degradation of organic matter was evaluated by Wanjun-Donghua method modified by Capela-Ribeiro. Results indicated that, despite similar organic composition, the energetic potential of filter cake and vinasse was lower than of bagasse due to increased inorganic content. Filter cake presented high amounts of Ca, Cu, Fe, Mn, P and Zn. Vinasse showed greater concentrations of Na and K and higher amounts of other metals such as Ca, Mg, Mn and Zn in relation to bagasse and filter cake samples. Both samples had significant concentrations of heavy metals like Cr and Pb. However, great differences were observed when chemical... / Doutor

Orientador: Gustavo Orlando Bonilla Rodriguez / Coorientador: Eleni Gomes / Banca: Patrícia Peres Polizelli / Banca: . Vanildo Luiz Del Bianchi / Resumo: As celulases podem ser utilizadas na bioconversão da fração de celulose de resíduos agro-industriais em açúcares fermentáveis, visando a obtenção de combustíveis renováveis e produtos químicos. As β-glicosidases são cruciais para a total sacarificação da celulose, mas na maioria dos casos elas são fortemente inibidas pelo seu produto, a glicose. Portanto, o conhecimento das cinéticas de hidrólise e as respostas dessa enzima frente a diferentes substratos e produtos pode definir a eficiência de hidrólise e do processo biotecnológico no qual poderia ser incorporada. O presente trabalho teve como objetivo caracterizar a β -glicosidase de 50 kDa (BG50) produzida pelo fungo termofílico Myceliophthora thermophila M.7.7 cultivado em estado sólido, em mistura de bagaço de cana e farelo de trigo (1:1). O zimograma do extrato bruto evidenciou duas isoformas, de aproximadamente 200 e 50 kDa, as quais foram separadas por cromatografia de filtração em gel. A caracterização da BG50 mostrou atividade ótima a 60 ˚C e pH 5,0 quando usado o 4-nitrofenol-β-D-glicopiranosídeo (pNPG), enquanto com celobiose o valor da temperatura e pH ótimo foram de 50 ˚C e pH 4,5, respectivamente. Testes realizados com adição de íons e reagentes mostraram diferenças nos efeitos sobre a atividade da enzima dependendo do substrato, principalmente com a adição de Ditiotreitol (DTT) utilizando celobiose, e inibição completa com Cu2+ e Fe3+ para pNPG e celobiose. Além disso, a enzima não mostrou efeito inibitório quando testada na presença de nove compostos fenólicos, uma característica significativa. Os estudos cinéticos revelaram um perfil de inibição competitiva pela glicose quando utilizado pNPG com valor de KI=1,5 mM e um Km significativamente menor (0,52 mM) pelo pNPG do que pela celobiose (Km=8,50 mM). Os parâmetros termodinâmicos mostraram que a BG50 é bastante... / Abstract: Cellulases can be used in bioconversion of cellulose from agro-industrial waste into fermentable sugars in order to obtain renewable fuels and chemicals. The β-glucosidases are crucial to the overall saccharification of cellulose, but in most cases, they are strongly inhibited by its product, glucose. Therefore, knowledge of the hydrolysis kinetics of the enzyme and its responses against different substrates and products can set the hydrolysis efficiency and possible incorporation in biotechnological process. This study aimed to characterize the 50 kDa β-glucosidase (BG50) produced by the thermophilic fungus Myceliophthora thermophila M.7.7 grown in solid state, in a mixture of sugarcane bagasse and wheat bran (1:1). The zymogram of the crude extract showed two isoforms of 200 and 50 kDa, which were separated by gel filtration chromatography. The characterization of BG50 showed optimal activity at 60 °C and pH 5.0 when used pNPG, whereas using cellobiose the values of the optimal temperature and pH were 50 °C and pH 4.5, respectively. Tests with addition of reactants and ions showed differences in the effects on enzyme activity depending on the substrate, especially with the addition of dithiothreitol (DTT) utilizing cellobiose, and complete inhibition with Cu2+ and Fe3+ for 4-nitrophenyl-β- D-glucopyranoside (pNPG) and cellobiose. Furthermore, the enzyme showed no inhibitory effect when tested in the presence of nine phenolic compounds, a remarkable characteristic. Kinetic studies showed a profile of competitive inhibition by glucose when using pNPG with Ki = 1.5 mM and Km significantly lower (0.52 mM) with pNPG than using cellobiose (Km = 8.50 mM). The thermodynamic parameters show that BG50 is quite stable, highlighting its half life of 855.6 minutes at 60 ° C, but above this temperature easily denatured. The results emphasize the importance of investigating ... / Mestre

O tokamak é um dos mais promissores modelos de reatores de fusão. O mesmo consiste em um sistema de confinamento magnético de forma toroidal, onde coexistem um campo magnético toroidal gerado por bobinas externas e um campo poloidal gerado por uma corrente que percorre o plasma confinado, formando um campo resultante helicoidal. A operação do tokamak é sujeita a várias perturbações e instabilidades. Os modos tearing neoclássicos (NTM) são perturbações perigosas que interferem na estrutura magnética do plasma, pela formação de estruturas chamadas ilhas magnéticas. Acredita-se que os NTM’s são gerados por uma queda na corrente de bootstrap dentro das ilhas magnéticas, onde o perfil de pressão fica achatado. Isso ocorre em superfícies de fluxo onde o fator de segurança é racional, que assim, pode ser escrito como q = m/n, onde o número poloidal m e o número toroidal n são ambos inteiros. O controle desses modos é essencial para a operação dos futuros reatores de fusão. Um dos métodos considerados para esse controle é a geração de calor e corrente localizada na região da ilha, usando ondas do tipo de cíclotron eletrônica, em um processo chamado electron cyclotron current drive (ECCD). Estudamos características importantes sobre a eficiência do processo, via um modelo simplificado do tokamak e da estrutura da ilha, acoplado a um tratamento auto-consistente da interação da ondas com o plasma no tokamak e, consequentemente, geração de corrente, considerando a existência de uma corrente inicial gerada por um transformador (loop voltage), e levando em conta efeitos de transporte radial de partículas e a existência de efeitos indutivos. Todos esses efeitos formam uma equação de Fokker-Planck para evolução temporal da função de distribuição eletrônica, que é resolvida numericamente. O formalismo também inclui uma descrição auto-consistente da largura da ilha magnética, como função da corrente no plasma, atraves de uma equação chamada equação de Rutherford modificada. O formalismo inclui também efeitos clássicos relacionados a um pulo da derivada do logarítmo do campo magnético radial, e dados basicamente pelo gradiente da corrente de equilíbrio e efeitos neoclássicos relacionados a perturbações na corrente de bootstrap. Os resultados são obtidos na análise numérica para diversos parâmetros iniciais e para ondas de cíclotron, e mostram que a largura das ilhas é reduzida pela geração de corrente gerada pelas ondas, o que confirma o ECCD como um bom método para estabilização dos NTM. / The tokamak is one of the most promising models for a fusion reactor. It consists in a system of magnetic confinement of toroidal form, in which coexist a toroidal magnetic field generated by a system of external coils and a poloidal magnetic field generated by the current in the confined plasma, forming a helicoidal magnetic field. The operation of a tokamak is subject to the occurrence of perturbations and instabilities. Neoclassical tearing modes (NTM) are dangerous perturbations which interfere in the magnetic structure of the plasma, by formation of structures known as magnetic islands. It is believed that the NTM are driven by a lack of the bootstrap current inside the magnetic island where the pressure profile is flattened. This occurs in flux surfaces with rational safety factor, which can be writen as q = m/n, where the poloidal number m and the toroidal number n are both integers. The control of these modes is essential to the operation of future fusion reactors. One of the methods considered for control is the heating and generation of current in the island location, using electron cyclotron (EC) waves, in a process known as electron cyclotron current drive (ECCD). We study important features related to the efficiency of such method by the use of a simplified model for a tokamak and for the structure of magnetic islands, coupled to a self-consistent treatment of the interaction of EC waves with the plasma in the tokamak and the consequent current generation, considering the occurrence of a loop voltage in the tokamak and taking into account radial transport of particles and the existence of induced effects. All of these effects are included in a general Fokker-Plank equation for the evolution of the electron distribution function, which is numerically solved. The formalism also includes a self-consistent description of the width of the magnetic islands, as a function of the current in the plasma, through the so-called modified Rutherford equation. The formalism includes classical effects are given by the jump in the logarithmic derivative of the radial magnetic field and driven mainly by the equilibrium current gradient, and neoclassical effects related to the effect of the perturbed bootstrap current. The results obtained in our numerical analyses, for several parameters associated to EC waves, show that the width of the islands can be substantially reduced by the EC generated currents, which seems to confirm ECCD as a promising method for NTM stabilization.

Neste trabalho estudamos a interação feixe-plasma aplicando a teoria de turbulência fraca. Primeiramente fazemos uma introdução `a teoria cinética de plasmas, estudando aspectos fundamentais como: a abordagem estatística das equações do plasma, o tratamento a ser dado `as funções de correlação que aparecem nessa abordagem, e o sistema de equações de Vlasov-Maxwell. Em seguida estudamos a aproximação de Vlasov e a solução do sistema de Vlasov- Maxwell na aproximação linear, enfocando a descrição de ondas no plasma e o amortecimento de Landau. Ao longo desse desenvolvimento fazemos uma apresentação relativamente detalhada dos procedimentos introduzidos por Landau ao tratar o sistema Vlasov-Maxwell como um problema de valor inicial, incluindo uma discussão sobre a resolução de integrais no plano complexo, com polos no denominador, e a solução da relação de dispersão para encontrar os modos normais de oscilação no plasma. Apresentamos também uma breve revisão a respeito da aproximação quase-linear do sistema de Vlasov- Maxwell, na qual abordamos a obtenção da equação quase-linear de difusão no espaço das velocidades para partículas e estudamos suas propriedades de conservação. Nesse contexto da teoria quase-linear, apresentamos uma revisão a respeito da evolução temporal do amortecimento de Landau no caso de distribuição de velocidades Maxwelliana e da instabilidade que pode ocorrer no caso de uma função distribuição com um feixe de partículas. Depois dessa introdução `a aproximação linear e `a teoria quase-linear, abordamos a teoria de turbulência fraca num plasma não magnetizado, incluindo interações não lineares entre ondas e partículas. O formalismo apresentado inclui efeitos como emissão espontânea e induzida, decaimento e espalhamento de ondas. O sistema de equações acopladas da teoria de turbulência fraca é então reduzido a uma aplicação a um sistema considerando duas dimensões, depois reescrito em termos de coordenadas polares e adaptado para solução numérica. Apresentamos então uma descrição do código numérico desenvolvido usando linguagem Fortran, abordando um plasma com elétrons descritos por uma função distribuição Maxwelliana com um feixe tênue, e íons descritos por uma função distribuição Maxwelliana. Finalmente, comparamos nossos resultados com outros obtidos por outros autores em trabalhos anteriores, desenvolvidos usando coordenadas cartesianas, avaliando nosso trabalho. Por último, discutimos algumas perspectivas para o desenvolvimento futuro do trabalho. / In the present work we study the beam-plasma interaction using the weak turbulence theory. We start with an introduction to the kinetic theory of plasmas, studying fundamental features, like the statistical approach to the plasma equations, the procedures to be employed to deal with the correlation functions appearing in the statistical approach, and the system of Vlasov-Maxwell equations. In the sequence we discuss the Vlasov approximation and the solution of the Vlasov- Maxwell system in the linear approximation, emphasizing the description of waves in the plasma and the Landau damping. Along the development we present a relatively detailed description of the procedures introduced by Landau to treat the Vlasov-Maxwell system as an initial value problem, including a discussion about the resolution of integrals in the complex plane, with poles in the denominator, and the solution of the dispersion relation to find the normal mode of oscillations in the plasma. We also present a short review about the quasilinear approximation of the Vlasov-Maxwell system, in which we discuss the derivation of the quasilinear diffusion equation in the space of particle velocities, and study its properties of conservation. In the context of the quasilinear theory, we present a short review about the time evolution of the Landau damping in the case of Maxwellian velocity distribution, and about the instability which can occur in the case of a distribution function with a beam of particles. After the introduction to the linear approximation and to the quasilinear theory, we present the equations of weak turbulence theory for a unmagnetized plasma, including non-linear interactions between waves and particles. The formalism which is presented includes effects and spontaneous and induced emission, decay and scattering of waves. The system of coupled equations of the weak turbulence theory is then reduced to application to a bi-dimensional case, and then re-written in terms of polar coordinates and adapted to numerical solution. We then present a description of the numerical code developed using Fortran language, suitable to describe a plasma with electrons described by a Maxwellian distribution function with a tenuous beam, and ions described by a Maxwellian distribution. Finally, we compare our results with results obtained by other authors in previous works, developed using cartesian coordinates, as a validation of our work. Lastly we discuss some perspectives for future developments.