06/C242
Frenamiento y dispersión de haces en plasmas y sólidos y generación de corriente en dispositivos de fusión nuclear
Stopping and dispersion of beams in plasmas and solidsd and current generation in nuclear fusion devices
Director: FARENGO, Ricardo
Correo electrónico: farengo@cab.cnea.gov.ar
Co-Director: ARISTA, Néstor R.
Integrantes: LANTSCHNER, Gerardo H.; ECKARDT, Juan Cristóbal D.; FERRARI Hugo E.; GARCIA MARTINEZ, Pablo; FIGUEROA, Emilio; CANTERO, Esteban; LEMENTE, Roberto; LIFSCHITZ, Agustín; VALDES-LEYTON, Jorge E.; BEHAR, Moni; GRANDE, Pedro L.; BOUZAT, Sebastián
Resumen Técnico: Se propone investigar diversos procesos de interés en plasmas magnetizados y sólidos y su aplicación a fusión nuclear y física de superficies. Esto incluye estudios sobre la interacción de haces de partículas y campos electromagnéticos con sólidos y plasmas y sobre procesos de relajación, autoorganización y transporte en plasmas magnetizados. Las investigaciones propuestas constituyen la continuación natural de las realizadas en el período 2005-2007 (Proyecto 06/C187). 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. Por otro lado, los procesos de “relajación” y “auto organización” permiten sostener configuraciones con superficies magnéticas toroidales mediante la inyección de helicidad magnética. Se estudiará la interacción de partículas energéticas y campos EM con plasmas magnetizados y 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 helicoidales oscilantes para generar corriente en configuraciones tipo “Reversed Field Pinch” (RFP) de baja resistividad; b) La formación y sostenimiento de un spheromak por inyección de helicidad magnética c) La interacción de partículas energéticas, tanto producidas internamente como inyectadas, con el plasma y el calentamiento y la corriente que producen d) el desarrollo de modelos probabilísticos de transporte y su aplicación a plasmas de fusión. En el área de interacción de partículas ionizadas con la materia, el proyecto abarca la realización de trabajos teóricos y experimentales sobre procesos de colisiones elásticas e inelásticas en sólidos, ionización y frenamiento de partículas cargadas en diversos materiales, interacción de iones con láminas mono y policristalinas, estudio de efectos de estructura cristalina y electrónica de materiales, simulaciones computacionales de la interacción de un haz de iones con materiales mono y policristalinos, y determinaciones de coeficientes de frenamiento y dispersión angular de iones livianos en láminas muy delgadas.
Summary: The investigation of various processes of interest in magnetized plasmas and solids and their application to nuclear fusion and surface physics is proposed. This includes studies on the interaction of particle beams and electromagnetic fields with solids and plasmas and relaxation, self-organization and transport processes in magnetized plasmas. The proposed research is the natural continuation of those performed in the period 2005-2007 (Project 06/C187). 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. On the other hand, the relaxation and self-organization processes allow to sustain configurations with toroidal magnetic surfaces by helkicity injection. The interaction of energetic particles and EM fields with magnetized plasmas and the onset of turbulence and subsequent relaxation produced by the external driving will be studied. In particular, the following topics will be studied: a) The use of helical oscillating magnetic fields to drive the current in Reversed Field Pinch (RFP) type configurations with low resistivity; b) The formation and sustainment of Spheromaks by magnetic helicity injection; c) The interaction of energetic particles, both produced internally and injected, with the plasma and the heating and current they produce; d) The development of probabilistic transport models and their application to fusion plasmas. In the area of interaction of ionized particles with mater, the project includes theoretical and experimental work on elastic and inelastic collisions processes in solids, ionization and stopping of charged particles in various materials, interaction of ions with mono and polycrystalline layers, study of the effects of the crystalline and electronic structure of materials, computational simulations of the interaction of ion beams with mono and polycrystalline materials and determination of the stopping and angular dispersion of light ions in very thin layers.