Simulación de un plasma rce en una trampa tipo espejo mediante el método partícula en celda

Abstract

Se elabora un algoritmo para simular un plasma en condiciones de resonancia ciclotrónica electrónica (RCE), confinado mediante una trampa magnética tipo espejo. La simulación es llevada a cabo por medio del método partícula-en-celda, recurriendo al esquema de integración de Boris, usando la técnica de leap-frog. Se plantean tres sistemas a estudiar; los dos primero son calentados por microondas de 2.45 GHz, y se diferencian por la forma de su superficie RCE, en el primer caso ésta corresponde a un hiperboloide de una hoja y en el segundo a un hiperboloide de dos hojas. En el tercer sistema la frecuencia se aumenta hasta 14.4 GHz y la superficie RCE es un hiperboloide de una hoja. Para validar la calidad de la simulación en el caso de los dos primeros sistemas se puede confrontar los resultados con un plasma real pues se conocen datos experimentales. Durante este proceso se descubre como cambia la evolución del plasma de acuerdo a las diferentes variables de entrada y se busca un balance entre precisión física y costo computacional. Posteriormente se logra reproducir varios resultados semejantes a los vistos en laboratorios, así como obtener nueva y diversa información para el diagnóstico satisfactorio del estado de un plasma. Finalmente se comenta las ventajas de la configuración de 14.4 GHz frente a la de 2.45GHz.