06/C187
Interacción de partículas y campos electromagnéticos con plasmas y sólidos
Interaction of particles and electromagnetic fields with plasmas and solids
Director: FARENGO, Ricardo
E-mail: farengo@cab.cnea.gov.ar
Co-Director: ARISTA, Néstor R.
Integrantes: LANTSCHNER, Gerardo H.; ECKARDT, Juan Cristóbal D.; FERRARI Hugo E.; GARCIA MARTINEZ, Pablo; ARCHUBI, Claudio; CLEMENTE, Roberto; LIFSCHITZ, Austin; VALDES-LEYTON, Jorge E.; BEHAR, Moni; GRANDE, Pedro L.
Resumen Técnico
Este proyecto abarca diversas investigaciones sobre procesos en plasmas y sólidos. Esto incluye estudios sobre la interacción de haces de partículas y campos electromagnéticos con plasmas confinados y con diversos materiales.
En los experimentos de fusión nuclear por confinamiento magnético es necesario calentar el plasma hasta temperaturas del orden de 10 keV y confinarlo utilizando campos magnéticos. Los haces de partículas y los campos electromagnéticos (EM) pueden utilizarse tanto para calentar el plasma como para producir las corrientes necesarias para el confinamiento. Se estudiará la interacción de partículas energéticas y campos EM con plasmas magnetizados y su aplicación a dispositivos de confinamiento de alto (relación entre la presión del plasma y la presión magnética). También se analizará la generación de turbulencia y posterior relajación producida por el forzado externo (debido a los campos eléctricos y magnéticos aplicados). En particular, se estudiará: a) La utilización de campos magnéticos rotantes transversales para sostener la corriente en Configuraciones de Campo Invertido (FRC) y campos helicoidales para generar corriente en configuraciones tipo “Reversed Field Pinch” (RFP); b) La inyección de helicidad magnética y el proceso de relajación que permite producir y sostener Spheromaks; c) La interacción de partículas energéticas, tanto producidas internamente como inyectadas, con el plasma y el calentamiento y la corriente que producen.
En el área de interacción de partículas ionizadas con la materia se investigarán los procesos de dispersión angular y pérdida de energía que sufre un haz de iones al atravesar un material. Para ello se estudiarán por una parte modelos teóricos para describir el proceso de interacción de partículas cargadas con los electrones de las diversas capas del sólido (procesos inelásticos), y con los núcleos del mismo (procesos elásticos), se realizarán simulaciones numéricas e investigaciones experimentales asociadas. Las actividades específicas a desarrollar incluyen: a) procesos básicos de la interacción de iones con sólidos y plasmas, b) simulaciones numéricas de la interacción de un haz de iones con materiales mono y policristalinos, y c) investigaciones experimentales de dispersión de haces de iones en láminas sólidas delgadas.
Summary
This project comprises research on various processes in plasmas and solids. This includes studies on the interaction of particle beams and electromagnetic fields with confined plasmas and various solid materials.
In the experiments on nuclear fusion by magnetic confinement it is necessary to heat the plasma up to temperatures of the order of 10 keV and confine it using magnetic fields. Particle beams and electromagnetic (EM) fields can be used to both heat the plasma and drive the currents needed for confinement. The interaction of energetic particles and EM fields with magnetized plasmas and its application to high beta (ratio between the plasma pressure and the magnetic pressure) confinement devices will be studied. In particular, the following topics will be studied: a) The use of transverse rotating magnetic fields to sustain the current in Field Reversed Configurations (FRC) and helical fields to drive the current in Reversed Field Pinch (RFP) type configurations; b) Helicity injection and the relaxation process that results in the formation and sustainment of Spheromaks; c) The interaction of energetic particles, both produced internally and injected, with the plasma and the heating and current they produce.
The activities in the area of interaction of ionized particles with mater will include various research studies on the dispersion and energy loss suffered by an ion beam passing through a solid material. This will be done by studying, on one hand, theoretical models to describe the interaction between charged particles and the electrons in the various shells of the solid (inelastic processes) and elastic collisions with their nuclei (elastic processes); in addition, numerical simulations and related experimental investigations will be performed. The specific activities include: a) Basic processes in the interaction of ions with solids and plasmas; b) Numerical simulations of the interaction of an ion beam with mono and polycrystalline materials; c) Experimental investigations on the dispersion of ion beams in thin solid films.