Design conceitual de um sistema diagnóstico para medidas simultâneas da densidade de partículas neutras e parâmetros eletrônicos no Tokamak TCABR
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Autores IPEN
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Niklaus Ursus Wetter
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Resumo
Este trabalho trata do desenvolvimento de um sistema óptico multifuncional para o Tokamak TCABR, integrando as técnicas de Ionização Induzida por Laser (LII) e Espalhamento Thomson (TS). O sistema visa medir simultaneamente a densidade de partículas neutras nn, a densidade eletrônica ne e a temperatura eletrônica Te no plasma, parâmetros críticos para otimizar o confinamento magnético e a estabilidade do reator. A abordagem combinada utiliza uma Cavidade de Múltiplas Passagens (CMP) baseada em uma célula de Herriott, que amplifica a interação laser-plasma através de reflexões sucessivas, aumentando a sensibilidade das medições. O sistema óptico foi projetado utilizando óptica paraxial e simulado no software Ansys Zemax OpticStudio, garantindo estabilidade do feixe e uniformidade na distribuição energética. Foram desenvolvidos programas em Python para modelar a emissividade das linhas espectrais Hα (656,3 nm) e Hβ (486,1 nm), além de estimar a sensibilidade do diagnóstico LII. Os resultados demonstraram que a implementação da CMP proporcionou um ganho de resolução de até uma ordem de grandeza no sinal coletado pelo policromador do sistema TS. Para o diagnóstico LII, simulações indicaram sensibilidade suficiente para inferir nn ≈ 1015 m-3. Este trabalho também discute a viabilidade de substituir o laser atual por um sistema Nd:YAG com duplicação de frequência, emitindo a 532 nm, capaz de operar em pulsos de 120 μs, otimizando a coleta temporal de dados.
Como referenciar
ALBUQUERQUE, FERNANDO A.F. Design conceitual de um sistema diagnóstico para medidas simultâneas da densidade de partículas neutras e parâmetros eletrônicos no Tokamak TCABR. Orientador: Niklaus Ursus Wetter. 2025. 129 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) - Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP, São Paulo. DOI: 10.11606/D.85.2025.tde-11122025-135450. Disponível em: https://repositorio.ipen.br/handle/123456789/49550. Acesso em: 09 Apr 2026.
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