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Estudio numérico de las inestabilidades magnetohidrodinámicas en un Tokamak esférico

Resumen

Los dispositivos toroidales basados en confinamiento magnético para propiciar las reacciones de fusión en un reactor termonuclear prometen ser la solución al problema energético mundial. Sin embargo, uno de los retos actuales consiste en mejorar las condiciones de estabilidad de la columna de plasma en el régimen de alto confinamiento, donde surgen un gran número de inestabilidades. Ejemplo de ello lo constituyen los modos de borde exterior que, al ser inestabilidades que se ubican en la periferia del plasma, promueven la fuga y al rápido enfriamiento del plasma. Estudios de nuevos escenarios que eviten o mitiguen estos fenómenos requieren que se establezcan límites de estabilidad basados en factores geométricos y de valores apropiados de campo. En este trabajo se presentan los resultados del estudio numérico de la dinámica 3D de 9 columnas de plasma connadas magnéticamente por tokamak esféricos aplicando la teoría MHD. Las condiciones de equilibrio en el instante inicial se establecen a través de la solución numérica a la ecuación de Grad-Shafranov; las cuales al someterse a perturbaciones muestran regiones de la columna en las que el plasma exhibe mayor inestabilidad dependiendo del perfil de presión empleado. También se analizo el equilibrio y la dinámica del plasma respecto a factores como la corriente del plasma y aspectos geométricos del D-shape como la triangularidad, encontrando que el corrimiento de Shafranov aumenta conforme la triangularidad disminuye, además, la configuración con triangularidad negativa reduce la formación de estructuras lamentadas propias de las inestabilidades de borde.