Desenvolvemos uma aplicação das análises espectrais por Fourier e wavelet para o estudo de flutuações intermitentes e não estacionárias. Para isso, elaboramos algoritmos adequados, que revelam os modos principais presentes nas flutuações analisadas e as suas evoluções. Baseados nesses algoritmos, apresentamos um método para a seleção de \"bursts\" (irrupções) em meio ao background da série intermitente anali­sada. Inicialmente, aplicamos essa análise às flutuações intermitentes obtidas inte­grando numericamente as equações de Lorenz. Dessa forma, obtivemos a evolução do espectro das frequências dessas flutuações e selecionamos os seus bursts. Simi­larmente, obtivemos a evolução dos espectros de frequência de flutuações elétricas turbulentas medidas no tokamak TCABR. Confirmamos que a análise por wavelet é adequada para observar a modulação da turbulência pelas oscilações magnéticas. Para essas flutuações, selecionamos os bursts intermitentes presentes nas flutuações turbulentas e obtivemos as distribuições dos intervalos de tempo entre bursts sucessivos. Obtivemos, ainda, as distribuições das medidas da flutuação da turbulência no TCABR. Com a modulação mencionada, a distribuição obtida pode ser reproduzida como a convolução entre as distribuições senoidais (associadas às flutuações magnéticas) e uma distribuição (associada às flutuações turbulentas) como a obser­vada sem a modulação (como as observadas no plasma não perturbado). / We apply the Fourier and wavelet spectral analyses to study nonstationary inter­mittent fluctuations. For that we introduce algorithms that show the dominant fre­quency modes and their evolution. Moreover, applying these algorithms, we present a method to discriminate the burst from the background in the intermittent fluctuations. Initially, we apply this analysis to the intermittent fluctuations obtained integrating numerically the Lorenz equations. Thus, we obtain the frequency spectra evolution of these fluctuations as well as the selected bursts sequence. Similarly, we obtain the frequency spectra evolution for the electric plasma edge turbulence in the TCABR tokamak. We confirm that the wavelet analysis describes well the turbulence modulation by the magnetic fluctuations. For this turbulence, we selected the intermittent bursts and present the histograms of the time interval between two successive bursts. Furthermore, we also present the PDFs of the total turbulent fluctuations. When the turbulence is modulated by the magnetic fluctuation, the observed PDF is interpreted as the convolution between sine distributions (due to the magnetic fluctuations influence) and the distribution (due to the turbulence) observed without modulation.

Nesta tese de doutoramento foram propostos dois modelos teóricos (ZPM e GFA) para a obtenção da seção de choque de fusão e um (ZPM) para o cálculo do potencial de polarização para o canal elástico e correspondente seção de choque de espalhamento. Foi usado em todos os cálculos deste trabalho, tanto no tratamento da fusão quanto no do espalhamento elástico, o Potencial de São Paulo (SP), que possui como uma das principais características a total ausência de parâmetros ajustáveis. Conseqüentemente, todos os cálculos apresentados no contexto de diferentes modelos constituem previsões teóricas ao invés de simples ajustes de dados. Em uma análise comparativa acerca dos cálculos para a fusão, os modelos GFA e ZPM se mostraram equivalentes e compatíveis com cálculos de canais acoplados usuais, com a vantagem de incorporarem acoplamentos à toda banda vibracional e de permitirem a obtenção de cálculos acurados de seções de choque de fusão em energias extremamente abaixo da barreira. Aplicamos o modelo de ZPM ao cálculo da função de excitação de fusão para 112 sistemas de íons pesados, envolvendo tanto núcleos par-par como núcleos ímpar-par e ímpar-ímpar (incluindo alguns núcleos fracamente ligados), e confrontamos os resultados obtidos com dados experimentais existentes na literatura. Enquanto o modelo de penetração de barreira não-deformado prevê discordâncias de até onze ordens de magnitude, as previsões do modelo de ZPM mostraram-se de acordo com os dados dentro de duas ordens de grandeza. Ao confrontarmos os resultados do modelo de ZPM para as seções de choque de espalhamento elástico com dados experimentais para alguns sistemas em energias em torno da barreira coulombiana, pudemos constatar uma boa concordância. Desta forma, demonstramos que é possível tratar os canais de espalhamento elástico e de fusão de maneira consistente dentro do mesmo contexto. / In this Ph.D. thesis two theoretical models (ZPM and GFA) were proposed in order to obtain fusion cross sections and one (ZPM) to calculate the polarization potential for the elastic channel and the corresponding scattering cross section. The São Paulo (SP) potential, which has as one of its main characteristics the complete absence of adjustable parameters, was used as bare interaction in the calculations of the present work. Therefore, all results, presented in the context of different models, correspond to theoretical predictions instead of simply data fit. After a comparative analysis of fusion calculations, the GFA and ZPM models demonstrated to be equivalents and compatible with the usual coupled channel calculations, with the advantage of incorporating inelastic couplings to the complete vibrational band and of providing accurate fusion cross sections at extreme low energies relative to the Coulomb barrier. We applied the ZPM model to the calculation of the fusion excitation function for 112 heavy-ion systems, involving not only even-even nuclei but also odd-even and odd-odd ones (including some weakly-bound nuclei), and we compared the theoretical results with experimental data existing in literature. While the usual non-deformed barrier penetration model provides enhancements up to eleven orders of magnitude, the ZPM model predictions are in good agreement with the data within only two orders of magnitude. When confronting the ZPM model results with experimental data of elastic scattering cross sections for some systems, at energies around the Coulomb barrier, we found out good agreement between them. Therefore, we demonstrated that it is possible to treat the elastic scattering and fusion channels in a consistent manner, within the same context.

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.

O objetivo do trabalho é a investigação da excitação de ondas no plasma com o uso de uma antena externa e fazer uma análise das ressonâncias de Alfvén encontradas. O sistema de antenas de Alfvén no tokamak TCABR foi desenhado para aquecimento do plasma por meio de ressonâncias. Al em do aquecimento, é possível usar a detecção de ondas excitadas com o uso da antena para objetivos de diagnóstico do plasma, encontrando o valor do perfil de segurança e massa efetiva dos íons. Por causa de uma falha nos diodos do campo toroidal usamos o regime de disparos de limpeza, com campo magnético toroidal mais fraco que de disparos tópicos do TCABR, para os testes do método de excitação e identificação de ressonâncias no plasma. Com o uso do circuito demodulador foram medidas ondas de helicon excitadas com a antena de Alfvén no plasma de limpeza usando as sondas magnéticas e de Langmuir. Com simulação foi possível idênticas as ondas medidas. Há disponível um gerador de frequência variável que foi utilizado junto desse experimento. Ambos os equipamentos se encontram preparados para uso, sendo a próxima etapa usar o plasma tópico de disparo do TCABR, que tem maior densidade que o plasma de limpeza. As medidas realizadas foram um teste para o circuito demodulador e gerador de frequência variável, que teve seu comportamento comparado com os dados de um osciloscópio de alta frequência de amostragem. Os equipamentos do TCABR usados nos experimentos, as antenas e sondas magnéticas, um gerador de baixa potência com frequência variável, um circuito demodulador, sonda de Langmuir e o reflectômetro, que tem alta taxa de amostragem (200MHz) e varredura de frequência na banda de 18 40GHz. São todos descritos na dissertação. Para modelagem das ressonâncias de Alfvén foi feito o cálculo do tensor dielétrico do plasma para o modelo cinético e para o limite magnetohidrodinâmico. Por meio de simulação computacional e cálculos considerando plasma como um fluido de 2 componentes, no caso prótons e elétrons, é possível determinar alguns tipos de onda que podem ser excitadas no plasma e sua relação de dispersão, foram calculadas a onda magnetossônica rápida e a onda global de Alfvén. Determinamos radialmente a posição dos campos eletromagnéticos no plasma. Usando o reactômetro foram medidas as ressonâncias das ondas de Alfvén na borda do plasma induzidas pelas antenas, com o plasma tópico do tokamak, com densidade mais alta e o gerador de alta potência com frequência fixa. O método para achar as ressonâncias nos dados do reflectômetro foi com o uso de sidebands que aparecem em torno da frequência da ressonância não sinal do reflectômetro, que é a frequência do gerador. As sidebands foram analisadas com um espectrograma dos dados. As ondas excitadas na borda do plasma puderam ser identificadas também nas simulações. Os resultados da análise mostram que foi possível medir as ondas no plasma que foram excitadas com o uso das antenas e tanto o circuito demodulador com o uso de sondas magnéticas como o reflectômetro são adequados para se achar ressonâncias no plasma. / The objective of this work is to investigate the excitation of waves in a plasma using an antenna and to analyse the Alfvén resonances found. The Alfvén antenna heating system of the TCABR tokamak was designed to heat the plasma due to resonances. As the diodes of the toroidal field had burned down we used cleaning discharges, with low toroidal magnetic field, to test the excitation method and the identification of plasma resonances. With the demodulator circuit we measured helicon waves excited with the Alfv en antenna in the cleaning plasma using Langmuir and magnetic probes. With computational simulation we found the measured waves. A generator of variable frequency was used in this experiment. Both equipments are prepared for future experiments with the typical plasma of the TCABR, which has higher density than the cleaning plasma. This work was aimed to test to the demodulator circuit and the variable frequency generator, the data obtained were compared to that of a high sampling frequency oscilloscope. It is presented the description of the TCABR equipments used, antenna, magnetic probe, variable frequency generator of low power, demodulator circuit, Langmuir probe and a reflectometer which has a high sampling frequency (200MHZ) and frequency scanning in the range 18 40GHz, and was built in Portugal. In order to have a model of Alfv en resonances we calculated the plasma dieletric tensor both in the kinetic and magnetohydrodynamic limits. With computational simulation and using a two uid model, protons and electrons, it is possible to find some of the excited waves in the plasma and its dispersion relation, we calculated the fast magnetosonic wave and the global Alfvén wave. We found the radial position of the electromagnetic fields in the plasma. With the re ectometer we measured resonances of Alfvén waves induced by the antenna at the plasma border in a typical TCABR tokamak plasma discharge, with higher density and a high power fixed frequency generator. We used sidebands as a method to find out the resonances in the reflectometer data. These sidebands are localized around the resonance frequency, which is the Alfvén wave generator frequency. The sidebands were analysed with spectrograms of the data. The waves excited at the plasma border were also found in the simulation. The analysis results show that we could detect the plasma waves excited with the antennas. The demodulator circuit along with magnetic probes and the reflectometer can be used to find plasma resonances.

Os resultados de uma extensa campanha experimental, realizada no tokamak TCABR, para se investigar a física das ondas de Alfvén e suas aplicações para o aquecimento de plasmas em tokamaks são apresentados. Ao longo das investigações, foram testados dois tipos de antena, tendo sido observado aquecimento considerável do plasma com ambas, mesmo com valor moderado da potência RF injetada no plasma. Diversas configurações de excitação e diversas condições do plasma foram investigadas, e foi verificado que a escolha correta da helicidade da onda excitada PE crucial para se reduzir o acoplamento parasítico com o plasma periférico. Também foi verificada a importância de uma limpeza periódica da superfície das antenas, realizada durante as descargas de limpeza do tokamak, para melhorar o desempenho dos experimentos com aquecimento por ondas de Alfvén. Com a antena original, que produz um espectro poloidal bastante selecionado, a tensão de polarização dinâmica induzida nas antenas observada durante os experimentos era alta, aumentando a taxa de sputtering em seus elementos e podendo, inclusive, levar à disruptura do plasma em potêncis RF mais elevadas. Com o novo tipo de antena, projetado com dimensões poloidais reduzidas, a tensão de polarização induzida caiu pela metade. No entanto, o acoplamento parasítico com a borda do plasma aumentou, como foi indicado por maiores perturbações observadas nos potenciais do SOL, nesse caso. Ademais, a taxa de injeção/ionização de impurezas parece ser maior do que a observada com a antena original em condições semelhantes, como foi indicado pór um aumento maior no sinal do bolômetro durante o pulso RF e por medidas de espectroscopia. Esses fatos sugerem que o espectro excitado pela antena nova é menos seletivo quanto à componente poloidal M, e os modos eletrostáticos devem estar sendo excitados com amplitude considerável. As modificações causadas pela absorção das ondas de Alfvén no perfil radial da temperatura eletrônica do plasma puderam ser estudadas com um radiômetro heteródino de varredura ECE. Esses estudos nos permitiram determinar experimentalmente os perfis radiais de deposição de potência RF no plasma, que estão em surpreendente concordância com os perfis de deposição de potência RF no plasma, que estão surpreendente concordância com os perfis de deposição teóricos, calculados com um código cinético-toroidal para as condições típicas do TCABR. Esses resultados são inéditos em pesquisas com ondas de Alfvén, e reforçam a sua utilização para aquecimento localizado de plasmas e controle de fluxos cizalhados em tokamaks. / The results of na extensive experimental campaign performed in the TCABR tokamak to investigate the Physics of the Alfvén wave and its application to tokamak plasma heating are presented. In the course of the experiments, Téo types of Alfvén Wave antennae were studied, and considerable plasma heating was observed in both cases, even with rather small amount of RF Power injected in the plasma. Many antennae configurations and plasma conditions were tried out, and it was verified that the correct choice of the helicity of the excited wave is crucial to reduce the parasitic coupling with the edge plasma. It was also noticed that periodic conditioning of the antenna surface, performed together with the daily tokamak cleaning discharges, also contributes to improve the performance of the heating experiments. With the first antenna type, which produced a rather well defined poloidal spectrum, the dynamic polarication voltage induced in the antennae during the RF experiments was high, causing increased sputtering of its elements and, for higher RF powr input, even plasma disruptions. With the new antenna type, designed with smaller poloidal dimensions, the dynamic polarization voltage of the antenna was reduced twice. However the parasitic coupling with the plasma hás increased, as indicated by stronger perturbations of the electrostatic potentials in the scrape-off layer observed in this case. In addition, the impurity injection/ionization rate also seems to have increased with respect to the previous antenna type in approximately the same conditions, as indicated by a stronger rise in the bolometer signal observed during the RF pulse, and by spectroscopic measurements. These facts suggest that, with the new antenna type, the excited wave spectrum is rather broad with respect to the poloidal wave number M, and electrostatic modes must be excited with quite high amplitude. The change in the radial profiles of the electron temperature due to the Alfvén wave absorption could be studied with a heterodyne sweping ECE radiometer. These sutidies allowed us to determine experimentally the RF Power deposition profiles inside the plasma, which were in surprisingly good agreement with the theoretical deposition profiles, calculated with a kinetic-toroidal code for the TCABR plasma conditions. These results are unprecedented in experimental Alfvén wave research, and strengthen the use of these waves for localized plasma heating and shear flow control in tokamaks.

Discutimos o problema de tunelamento quântico em sistemas físicos com muitos graus de liberdade. Aplicamos a desigualdade de Jensen ao cálculo analítico semi-clássico da probabilidade de fusão entre dois núcleos, onde consideramos graus de liberdade intrínsecos. Utilizamos diferentes barreiras de potencial de tunelamento e trabalhamos analiticamente com cada uma delas. Provamos matematicamente então a validade de uma desigualdade de caráter geral que relaciona a probabilidade de tunelamento de um sistema com vários graus de liberdade com a probabilidade de tunelamento do mesmo sistema aproximado para um modelo unidimensional, ou seja, com todos os graus de liberdade, exceto o radial, sendo tomados em média. Tal desigualdade já é conhecida empiricamente, através de cálculo numérico para diferentes modelagens, e tem particular relevância no problema da fusão de íons pesados a energias próximas da barreira de potencial. Mostramos que uma desigualdade envolvendo reflexão sobre a barreira de potencial, derivada por R. Johnson e C. Goebel, e utilizada para estimar o efeito de breakup no espalhamento elástico de núcleos halo, é uma consequ ência imediata da desigualdade de Jensen. Uma generalização das idéias contidas no referido trabalho de Johnson e Goebel, possibilitada pela aplicação da desigualdade de Jensen, enriquece a compreensão acerca de limites superiores e inferiores para a probabilidade de tunelamento quântico em sistemas com vários graus de liberdade. / We discuss the quantum tunneling problem in physical systems involving many degrees of freedom. We apply the Jensen inequality to the semi-classical analytical probability of fusion between two nuclei, where we considered intrinsic degrees of freedom. We employed different tunneling potential barriers and analytically worked on each of them. We have mathematically proven then the validity of a general inequality which relates the tunneling probability for a sub-system of the many-degrees-of-freedom system when compared to the sub-system alone (with the coupling to the reservoir being averaged). Such inequality is already empirically well-known through numerical calculations for different models, and has a particular relevance in the problem of heavy ion fusion at sub-barrier energies. We have shown that an inequality derived by R. Johnson and C. Goebel, which involves the reflection over a potential barrier and was used to estimate the breakup effect on the elastic scattering of halo nuclei, is but an immediate consequence of the Jensen inequality. A generalization of the ideas contained in the refered work of Johnson and Goebel, which was made possible by using the Jensen inequality, enriches the comprehension towards upper and lower boundaries for tunneling probabilities in systems with many degrees of freedom.

Neste trabalho, apresentamos um modelo não-local para a parte real da interação nuclear, que está baseado em efeitos quânticos relacionados à troca de núcleons entre os núcleos alvo e projétil (não-localidade de Pauli). Esse modelo não possui nenhum parâmetro livre e tem se mostrado eficiente para descrever ados de espalhamento elástico, ineslástico, tranferência e fusão, com energias que vão desde subcoulombianas até centenas de MeV acima da barreira. Dados de seção de choque de espalhamento elástico foram medidos na região da barreira para os sistemas 4,6He, 12C, 28Si+ 58Ni. Os correspondentes potenciais nucleares referentes a cada sistema foram determinados e posteriormente comparados com os resultados fornecidos pelo modelo não-local. Se o modelo não-local é assumido para a interação e a densidade de um dos núcleos é conhecida, um método de deconvolução podeser utilizado para extrair a densidade do outro núcleo, através da análise de dados de espalhamento elástico. Este trabalho, apresentamos resultados obtidos para a densidade dos núcleos 4,6He, 12C,16,18 e 28Si. Também estudamos, utilizando a interação não-local, uma sistemática envolvendo cerca de 2500 dados experimentais de fusão nuclear, referentes a 165 diferentes sistemas, dentro do contexto do modelo unidimensional de penetração de barreira. / In this work, we present a nonlocal model for the real parto f the nuclear interaction that is based on quantum effects related to the Exchange of nucleons between the target and the projectile (Pauli nonlocality). This model is totally parameter-free and hás been sucessful in describing the elastic and inelastic scattering, transfer and fusion processes, from sub-Coulomb to intermediate energies. Elastic scattering differential cross sections have been measured for the 4,6He, 12C, 28Si+ 58Ni systems at sub-barrier energies. The corresponding nuclear potentials have been determined and compared with the results obtained using the nonlocal model. If the nonlocal model is assumed for the interaction and the density o fone nucleus is know, na unfolding method can be used to extract the density of the other nucleus from the elastic scattering data analysis. In this work, we present the results obtained for the densities of the 4,6He, 12C,16,18 and 28Si nuclei. Using the nonlocal interaction in the contexto f the unidimensional barrier penetration model, we have also studied a systematics involving about 2500 experimental fusion data for 165 different systems.

Cette thèse porte sur l'interaction entre turbulence et écoulement au bord du plasma de tokamak, et leur influence sur le confinement. La turbulence est la principale contribution au transport dans les machines de fusion magnétique, et un facteur limitant leur performance. Elle peut être stabilisée par les écoulements dans le plasma, via la décorrélation des cellules de convection par le cisaillement, et des couplages non-linéaires. La réduction localisée du transport turbulent par un écoulement cisaillé (barrière de transport) est souvent observée dans les expériences, et des régimes à confinement amélioré tels que le mode à Haut confinement sont obtenus sur de nombreuses machines. Les expériences tendent à montrer que l'écoulement moyen responsable de la barrière est gouverné par l'équilibre des forces, mais qu'il existe une dynamique complexe entre la turbulence, les écoulements zonaux et l'écoulement moyen pendant la phase de transition. Dans cette thèse, nous enrichissons un modèle fluide de turbulence du plasma de bord afin d'inclure la relaxation collisionelle de l'écoulement vers l'équilibre des forces. Nous montrons que la contribution des effets néoclassiques permet la formation spontanée d'une barrière de transport dans les simulations en forçage par un flux. Certains éléments dynamiques similaires à la transition L-H et au mode H sont recouvrés, tels que des relaxations de la barrière, ainsi que des oscillations du champ électrique lors de la formation de la barrière. Notre analyse montre que les écoulements zonaux causent une réduction temporaire de la turbulence via le couplage non-linéaire, ce qui permet l’établissement de la barrière. / The topic of this thesis is the interaction between turbulence and flows at the tokamak edge, and their influence on the confinement. Turbulence is the main contribution to the outward transport in magnetic fusion devices, and a strong limiting factor for their performance. It can be stabilised by flows, through shear-mediated decorrelation of convective cells, and through non-linear coupling. Strong shear flows causing a localised reduction of transport (transport barrier) are often observed in experiments, and several regimes of improved confinement such as the High-confinement mode are accessed routinely. There is a growing body of evidence from experiments showing that the mean flow responsible for the barrier is governed by force balance, while non-linear interplay between turbulence, turbulence-driven zonal-flows, and the mean flow occurs during the transition phase. In this thesis, we extend a fluid model for plasma edge turbulence to include collisional relaxation of flows towards force. We show that accounting for a contribution of neoclassical allows for the spontaneous formation of a transport barrier to occur in flux-driven simulation. Dynamical features reminiscent of the L-H transition and H-mode are recovered, such as relaxation-oscillations of the barrier and dithering of the radial electric field during the barrier formation. An analysis is carried out to identify the roles of zonal-flows and force balance during the transition, and it is found that in our simulations that zonal flows provide temporary quenching of the turbulence via non-linear coupling, allowing for the mean flow to grow and form the barrier.

Discutimos o problema de tunelamento quântico em sistemas físicos com muitos graus de liberdade. Aplicamos a desigualdade de Jensen ao cálculo analítico semi-clássico da probabilidade de fusão entre dois núcleos, onde consideramos graus de liberdade intrínsecos. Utilizamos diferentes barreiras de potencial de tunelamento e trabalhamos analiticamente com cada uma delas. Provamos matematicamente então a validade de uma desigualdade de caráter geral que relaciona a probabilidade de tunelamento de um sistema com vários graus de liberdade com a probabilidade de tunelamento do mesmo sistema aproximado para um modelo unidimensional, ou seja, com todos os graus de liberdade, exceto o radial, sendo tomados em média. Tal desigualdade já é conhecida empiricamente, através de cálculo numérico para diferentes modelagens, e tem particular relevância no problema da fusão de íons pesados a energias próximas da barreira de potencial. Mostramos que uma desigualdade envolvendo reflexão sobre a barreira de potencial, derivada por R. Johnson e C. Goebel, e utilizada para estimar o efeito de breakup no espalhamento elástico de núcleos halo, é uma consequ ência imediata da desigualdade de Jensen. Uma generalização das idéias contidas no referido trabalho de Johnson e Goebel, possibilitada pela aplicação da desigualdade de Jensen, enriquece a compreensão acerca de limites superiores e inferiores para a probabilidade de tunelamento quântico em sistemas com vários graus de liberdade. / We discuss the quantum tunneling problem in physical systems involving many degrees of freedom. We apply the Jensen inequality to the semi-classical analytical probability of fusion between two nuclei, where we considered intrinsic degrees of freedom. We employed different tunneling potential barriers and analytically worked on each of them. We have mathematically proven then the validity of a general inequality which relates the tunneling probability for a sub-system of the many-degrees-of-freedom system when compared to the sub-system alone (with the coupling to the reservoir being averaged). Such inequality is already empirically well-known through numerical calculations for different models, and has a particular relevance in the problem of heavy ion fusion at sub-barrier energies. We have shown that an inequality derived by R. Johnson and C. Goebel, which involves the reflection over a potential barrier and was used to estimate the breakup effect on the elastic scattering of halo nuclei, is but an immediate consequence of the Jensen inequality. A generalization of the ideas contained in the refered work of Johnson and Goebel, which was made possible by using the Jensen inequality, enriches the comprehension towards upper and lower boundaries for tunneling probabilities in systems with many degrees of freedom.

Title: Development and application of methods for measurement of magnetic field on tokamaks Author: Ing. Karel Kovařík Department: Department of Surface and Plasma Science, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University in Prague Institute of Plasma Physics of the Czech Academy of Sciences, v. v. i. Supervisor: Ing. Ivan Duran, PhD. (Institute of Plasma Physics of the Czech Academy of Sciences, v. v. i.) Abstract: Thesis describes two parts of my work in frame of magnetic confined fusion research. First part describes irradiation testing of the Hall sensors based on InSb semiconductor. It evaluates radiation effects of fast and thermal neutrons on the Hall sensors sensitivity. Tests indicate low level of changes for fluence lower only by order of magnitude than expected in the whole lifetime of ITER tokamak. Second part describes measurement of turbulent plasma structures parameters in scrape--off layer of the COMPASS tokamak, particularly the parallel electric current flowing along them. Design of novel combined probe allowing measurement of not only electrostatic parameters but also the parallel electric current is presented. Evaluation of parallel electric current is discussed and compared with experiment. Statistical analysis of the plasma structures is presented. Empirical formulas of the...