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There has been an increase in investment in research on new sources of natural pigments for food application. Some cyanobacteria can change the structures responsible for light harvesting and cellular processes according to the wavelength and light intensity. This phenomenon has been described as complementary chromatic adaptation. The present study aimed to investigate the growth of Arthrospira platensis using different light qualities, irradiance, and wavelength by evaluating the production of biomass, proteins, and phycobiliproteins. The occurrence of the chromatic adaptation phenomenon in this cyanobacterium was also investigated. The microorganism used in this study, A. platensis, was grown in a Zarrouk medium under three irradiance levels, 50, 100, and 150 μmol fotons.m–2.s–1 with illumination provided by white and green fluorescent lamps. The condition of 150 µmol fotons.m–2.s–1 white light was the one that promoted the highest biomass production of A. platensis cultures (2115.24 mg.L–1). There was no difference in the production of total protein and total phycobiliproteins under the studied conditions. It is likely that the large supply of nitrogen in the Zarrouk medium was sufficient for cell growth and maintenance, and it supplied the production of accessory pigments composed of protein. Finally, there was no evidence of the complementary chromatic adaptation phenomenon in A. platensis cultivated under green light. Moreover, this condition did not increase phycocyanin production.

We read with great interest the paper by Combalia etal recently appeared on Journal of European Academy of Dermatology(1) . The authors reported two cases of yellow urticaria related to liver cirrhosis, one due to hemochromatosis, and the other one to alcohol(1) . With a total of ten cases reported in literature by now, we considered relevant to report another case we recently came across. This article is protected by copyright. All rights reserved.

In biotechnological processes, the culture media components are responsible for high costs and exert a strong influence on the cyanobacteria behavior. The objective of this study was to evaluate the Arthrospira platensis growth potential for biomass production under different cultivation conditions using an experimental design. Three factors that are important for cyanobacteria growth were evaluated: sodium bicarbonate (9 to 18 g/l), sodium nitrate (1.25 to 2.5 g/l), and irradiance (20 to 120 µmol photons/ m 2 .s -1 ). The results showed that the concentration of NaN D 3 in the A. platensis medium can be reduced, resulting in increased concentrations of biomass produced. There was a higher biomass production due to the increase in the concentration of NaHC D 3 and irradiance, mainly when these two factors varied tending towards the highest values studied. The results demonstrate the potential to produce Arthrospira platensis with lower costs and effluent generation without affecting cultivation performance.

Measurements of poloidal and radial magnetic field, density, potential, and temperature fluctuations were simultaneously performed at the plasma edge of the TBR tokamak using a especially constructed probe system. Direct cross spectral and bispectral analyses of these fluctuations showed evidences of both linear and nonlinear coupling between electrostatic and magnetic oscillations. Resonances created by external perturbing magnetic fields slightly reduced the linear coupling and almost entirely suppressed the quadratic coupling.

Electrostatic turbulence and various aspects of magnetic fluctuations have been investigated, in the edge region of the TBR-1 tokamak, by using a set of Langmuir and magnetic probes, and a triple probe. Measurements of plasma parameters such as plasma potential, density, temperature and magnetic field were taken in order to elucidate, the effect on transport of the electrostatic and magnetic fluctuations in the edge. The fluctuations levels are found to be higher than in most tokamaks. The particle flux is outward and slightly higher than that calculated from Bohm diffusion, and occurs in the frequency region typical of the macroscopic MHD oscillations. The Mirnov-oscillation frequencies in TBR-1 are higher than those observed in other tokamaks and, consequently, there is an uncommon superposition between the Mirnov and turbulent density fluctuations spectra. This fact and the presence of high MHD activity may contribute to elucidate the possible influence of the magnetic oscillations on the electrostatic transport observed in the plasma edge.

In this work, a study is presented on the hydrogen breakdown in the TCABR Tokamak. A breakdown model has been used that permitted the delimitation of the breakdown region in that machine. In the model, we considered the ionization and losses of charged particles. The losses considered were the drift due to the curvature and the gradient of the toroidal field, the existence of spurious fields and due to the delay of the electric field. Using the parameters of TCABR, four curves involving the electric toroidal field and the filling pressure were obtained. These curves defined the hydrogen breakdown area for the TCABR. The results obtained with the model were compared with the experimental results. It was verified that, for the TCABR, breakdown occurs for pressures ranging from 9.10−6 to 3.10−4 mbar and electric fields ranging from 2 to 10 V/m. The ratio electric field/pressure, in the breakdown region, varies from 3.107 to 5.108 Vm−1 bar−1.

Os estudos sobre o plasma na região da borda de máquinas tokamak têm se intensificado nos últimos anos em decorrência da constatação de que o comportamento do plasma na região central da máquina é bastante influenciado por processos que ocorrem na borda da coluna. Neste trabalho feito um estudo experimental das propriedades de transporte do plasma na região da sombra do limitador do TBR-l, um tokamak de pequeno porte em operação no Instituto de Física da Universidade de São Paulo. São também determinados os tempos de confinamento globais de partículas e energia. Três foram os diagnósticos usados neste trabalho. Inicialmente, é abordada a utilização de sondas de Langmuir para a obtenção de perfis radiais e temporais da temperatura de elétrons, densidade e potencial de plasma; descreve-se também o arranjo experimental usado para este diagnóstico. A seguir, discute-se o projeto e a construção de uma sonda sensível a íons associada a um sistema eletrônico que permitiu a determinação simultânea das temperaturas locais de íons e elétrons. Finalmente, é discutido o dimensionamento e a implantação de um interferômetro de microondas para medidas de densidade de elétrons na região central da coluna de plasma do TBR-1; o sistema opera em 65 GHz e toda a eletrônica associada foi projetada e construída em nosso Laboratório. Os resultados obtidos com as sondas foram analisados com o ajuda de um modelo não colisional de transporte de partículas e energia para a região da sombra do limitador de máquinas tokamak. A partir dos decaimentos radiais da termperatura de elétrons (\'lâmbda IND. e\' \'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 2,6cm) e da densidade (\'lâmbda IND. n\' \'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 1,4cm), bem como do fator de transmissão de energia para os elétrons (\'delta IND. e\' \'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 4), determinou-se o coeficiente de difusão perpendicular ao campo magnético (\'D IND. 1\' \'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 6 \'m POT. 2\'\'s POT. -1\') e a difusividade térmica dos elétrons (\'qui POT. e IND. 1\' \'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 8 \'m POT. 2\'\'s POT. -1\'), resultados que indicam valores próximos aos previstos pelo modelo de Bohm. As medidas das temperaturas de íons e elétrons mostram um claro desacoplamento térmico entre íons e elétrons (\'T IND. i\'/\'T IND. e\' \'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 2). As medidas de densidade obtidas no centro da coluna, em conjunto com as obtidas na borda, permitiram a determinação dos tempos de confinamento globais de partículas (\'tau IND. p\'\'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 1,8 x \'10 POT. -3\'s) e de energia (\'tau IND. E\'\'APROXIMADAMENTE IGUAL A\' 1,2 x \'10 POT. -4\'s). Os resultados foram comparados com os previstos por várias leis de escala. The study of the plasma edge in Tokamak machines has increased in recent last years, since the recognition that the behavior of the plasma core is influenced by the Physical processes that occur in the edge region. This work develops an experimental stud) of plasma transport properties in the shadow region of TBR-l limiter. TBR-l is a small Tokamak in operation in the Physics Institute of São Paulo University. We have also determined the global confinement time of particles and energy. We have used three diagnostics: a Langmuir probe, an ion sensitive probe, and a microwave interferometer. Initially we discuss the use of Langmuir probes in Tokamak machines to obtain temporal and radial profiles of electron temperature, plasma density and potential; we show also the experimental arrangement used in the TBR-l for this diagnostic. Then, we discuss the design and construction of an ion sensitive probe associated with an electronic system, that was used to obtain, simultaneously, local ion and electron temperature. Finally we discuss a microwave interferometry system that has been built for the TBR-1. The microwave generator is a reflex Klystron (f = 65 GHz), and with the interferometer we obtained electron density time profiles of the center of TBR-l plasma column. All the electronics associated with the interferometer were designed and built in our laboratory. The results obtained with the probes are discussed with the help of a collisionless model for Tokamak scrape-off plasma. With the radial e-foldings of electron temperature (e 2.6 cm) and density (n 1.4 cm), and the sheath electron transmission coefficient (e 4) we have determined the cross-field diffusion coefficient (D1 6 m2s-1) and the electron cross-field thermal diffusivity (e1 8 m2s-1). These results indicate values near those predicted by the Bohm model. The measurements of electron and ion temperature shows a clear thermal decoupling between ions and electrons (T1/Te 2). The measurements of plasma parameters in the center of the plasma column, with that obtained with the probes permitted the determination of the particle (p 1.8 x 10-3s) and energy (e 1.2 x10-4s) global confinement times. These results were compared with those predicted by scaling laws.

Orientadores: Jayr de Amorim Filho, Marco Aurélio Pinheiro de Lima Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: Neste trabalho plasmas não térmicos gerados em pressão atmosférica e sustentados por ondas de superfície em micro-ondas, tendo o argônio como gás de alimentação, foram estudados experimentalmente e teoricamente tendo em vista aspectos pouco compreendidos de suas propriedades físicas e aplicações voltadas ao tratamento de biomassa. Medições da composição elementar e dos parâmetros físicos foram realizados por meio de técnicas de diagnóstico baseadas em espectrometria de massa e espectroscopia óptica de emissão. O sistema físico foi modelado por meio das equações de continuidade das espécies neutras e carregadas, da equação do calor e da equação de Boltzmann dos elétrons, que foram acopladas utilizando um procedimento auto-consistente. Uma vez obtido o quadro geral das propriedades do plasma, foi estabelecida a condição de operação adequada ao tratamento das amostras derivadas de biomassa. O tratamento foi realizado sobre quatro tipo de amostras: lignina, xilana, celulose e bagaço de cana-de-açúcar. Dentre as contribuições importantes deste trabalho podem ser destacadas: (i) a verificação experimental do papel dos íons moleculares do argônio no processo de contração da descarga; (ii) a determinação do perfil axial no plasma dos principais íon positivos e negativos, da densidade e temperatura eletrônicas, da temperatura do gás e da densidade do estado metaestável Ar(1s5); (iii) verificação da seletividade do tratamento a plasma, tendo sido observada uma alteração significativa dos espectros de absorção no infravermelho nos casos da lignina e da xilana, mas não no caso da celulose. Esse último resultado sugere uma rota inusitada para novas tecnologias de deslignificação e síntese de novos materiais a partir de biomassa Abstract: In this work non-thermal argon plasmas produced at atmospheric pressure and sustained by microwave surface waves were theoretically and experimentally studied in view of their non understood aspects and also the applications aimed at biomass treatment. Measurements of elemental composition and physical parameters were carried by means of plasma diagnostic techniques such as mass spectrometry and optical emission spectroscopy. Plasma modelling based on the self-consistent solution of the continuity equations of the neutral and charged species, the heat equation and the electron Boltzmann equation was developed to describe the plasma properties. Once a complete picture of the plasma behaviour was obtained, a promising condition for plasma treatment was established. Four types of biomass derived material were plasma treated: lignin, cellulose, xylan and sugarcane bagasse. Among the important contributions of this work one may highlight the following: (i) the experimental verification of the crucial role of argon molecular ions in the discharge contraction; (ii) axial profile determination of the main positive and negative ions, the electronic temperature and density, the gas temperature and the metastable state Ar(1s5) density; (iii) important modification of the infrared absorption spectra after plasma treatment in the cases of lignin and xylan, but not in the case of cellulose, suggesting a unexpected route for delignification and new materials synthesis from biomass Doutorado Física Doutor em Ciências

Este trabalho procura caracterizar uma cavidade eletromagnética ressonante toroidal teórica e experimentalmente. Do ponto de vista teórico, foi obtida a relação de dispersão para as auto-frequências da cavidade resolvendo as equações de Maxwell usando teoria de perturbação. Duas soluções em ordem zero foram obtidas: uma em termos de funções hipergeométricas e outra em termos de uma série de Frobenius. Os resultados foram comparados com a literatura. Baseado nestes autovalores calculados foi projetado e construído um toróide em cobre, com secção transversal circular e razão de aspecto 1,25 (R IND.0=0.125m e R IND.0=0.100m). As medidas experimentais realizadas incluem as auto-frequências e seus respectivos índices de mérito. Pelo que se sabe, estas medidas foram as primeiras feitas num toróide. Os dados experimentais também foram comparados com os resultados teóricos, permitindo estabelecer qual dos tratamentos e mais compatível com a realidade e fornecendo elementos para um aprimoramento da teoria. Electromagnetic resonances in a toroidal cavity are studied both theoretically and experimentally. In the theory dispersion relation is obtained solving Maxwells equations in the cavity using perturbation theory, as in the literature, but with two different expansions which keep the singularity for unit aspect ratio. The results are obtained in zeroth order, including teroidal effects, in terms of Frobenius series and in terms of hypergeometric functions for which the values of the eigenfrequencies can be calculated. Based on these results, a toroidal cavity in copper was constructed with aspect ratio 1.25 (R IND.0=0.125m e R IND.0=0.100m) and circular cross section. In the experiment the eigenfrequenceis and quality factor Q are measured. These measurements are the first realized in a toroidal cavity. The experimental measurements are compared with the theoretical results, establishing the better approach and indicating new direction to the theory.

O objetivo do trabalho é a investigação da excitação de ondas no plasma com o uso de uma antena externa e fazer uma análise das ressonâncias de Alfvén encontradas. O sistema de antenas de Alfvén no tokamak TCABR foi desenhado para aquecimento do plasma por meio de ressonâncias. Al em do aquecimento, é possível usar a detecção de ondas excitadas com o uso da antena para objetivos de diagnóstico do plasma, encontrando o valor do perfil de segurança e massa efetiva dos íons. Por causa de uma falha nos diodos do campo toroidal usamos o regime de disparos de limpeza, com campo magnético toroidal mais fraco que de disparos tópicos do TCABR, para os testes do método de excitação e identificação de ressonâncias no plasma. Com o uso do circuito demodulador foram medidas ondas de helicon excitadas com a antena de Alfvén no plasma de limpeza usando as sondas magnéticas e de Langmuir. Com simulação foi possível idênticas as ondas medidas. Há disponível um gerador de frequência variável que foi utilizado junto desse experimento. Ambos os equipamentos se encontram preparados para uso, sendo a próxima etapa usar o plasma tópico de disparo do TCABR, que tem maior densidade que o plasma de limpeza. As medidas realizadas foram um teste para o circuito demodulador e gerador de frequência variável, que teve seu comportamento comparado com os dados de um osciloscópio de alta frequência de amostragem. Os equipamentos do TCABR usados nos experimentos, as antenas e sondas magnéticas, um gerador de baixa potência com frequência variável, um circuito demodulador, sonda de Langmuir e o reflectômetro, que tem alta taxa de amostragem (200MHz) e varredura de frequência na banda de 18 40GHz. São todos descritos na dissertação. Para modelagem das ressonâncias de Alfvén foi feito o cálculo do tensor dielétrico do plasma para o modelo cinético e para o limite magnetohidrodinâmico. Por meio de simulação computacional e cálculos considerando plasma como um fluido de 2 componentes, no caso prótons e elétrons, é possível determinar alguns tipos de onda que podem ser excitadas no plasma e sua relação de dispersão, foram calculadas a onda magnetossônica rápida e a onda global de Alfvén. Determinamos radialmente a posição dos campos eletromagnéticos no plasma. Usando o reactômetro foram medidas as ressonâncias das ondas de Alfvén na borda do plasma induzidas pelas antenas, com o plasma tópico do tokamak, com densidade mais alta e o gerador de alta potência com frequência fixa. O método para achar as ressonâncias nos dados do reflectômetro foi com o uso de sidebands que aparecem em torno da frequência da ressonância não sinal do reflectômetro, que é a frequência do gerador. As sidebands foram analisadas com um espectrograma dos dados. As ondas excitadas na borda do plasma puderam ser identificadas também nas simulações. Os resultados da análise mostram que foi possível medir as ondas no plasma que foram excitadas com o uso das antenas e tanto o circuito demodulador com o uso de sondas magnéticas como o reflectômetro são adequados para se achar ressonâncias no plasma. The objective of this work is to investigate the excitation of waves in a plasma using an antenna and to analyse the Alfvén resonances found. The Alfvén antenna heating system of the TCABR tokamak was designed to heat the plasma due to resonances. As the diodes of the toroidal field had burned down we used cleaning discharges, with low toroidal magnetic field, to test the excitation method and the identification of plasma resonances. With the demodulator circuit we measured helicon waves excited with the Alfv en antenna in the cleaning plasma using Langmuir and magnetic probes. With computational simulation we found the measured waves. A generator of variable frequency was used in this experiment. Both equipments are prepared for future experiments with the typical plasma of the TCABR, which has higher density than the cleaning plasma. This work was aimed to test to the demodulator circuit and the variable frequency generator, the data obtained were compared to that of a high sampling frequency oscilloscope. It is presented the description of the TCABR equipments used, antenna, magnetic probe, variable frequency generator of low power, demodulator circuit, Langmuir probe and a reflectometer which has a high sampling frequency (200MHZ) and frequency scanning in the range 18 40GHz, and was built in Portugal. In order to have a model of Alfv en resonances we calculated the plasma dieletric tensor both in the kinetic and magnetohydrodynamic limits. With computational simulation and using a two uid model, protons and electrons, it is possible to find some of the excited waves in the plasma and its dispersion relation, we calculated the fast magnetosonic wave and the global Alfvén wave. We found the radial position of the electromagnetic fields in the plasma. With the re ectometer we measured resonances of Alfvén waves induced by the antenna at the plasma border in a typical TCABR tokamak plasma discharge, with higher density and a high power fixed frequency generator. We used sidebands as a method to find out the resonances in the reflectometer data. These sidebands are localized around the resonance frequency, which is the Alfvén wave generator frequency. The sidebands were analysed with spectrograms of the data. The waves excited at the plasma border were also found in the simulation. The analysis results show that we could detect the plasma waves excited with the antennas. The demodulator circuit along with magnetic probes and the reflectometer can be used to find plasma resonances.

São analisados os campos eletromagnéticos de baixa frequência devidos a limitadores magnéticos ergódicos e desviadores ergódicos e a densidade de potência absorvida em plasmas cilíndricos de tokamaks, considerando os efeitos da deriva diamagnetica e da rotação de plasma com velocidade paralela às linhas de campo magnético de equilíbrio. É considerado o tensor dielétrico de plasma frio colisional para esse modelo. Para a banda de frequências f < 30 kHz e modos com números poloidal/toroidal 31-1, para plasma com fator de segurança com crescimento monótono, e 21-1, para plasma com fator de segurança com um mínimo entre o centro e a borda do mesmo, a densidade de potência absorvida é negativa para frequências menores que a específica de deriva de elétrons e pode ser entendida como uma instabilidade. Esse modo pode ser estabilizado a medida que a frequência se aproxima do valor do mínimo do contínuo de Alfvén na região da superfície magnética racional considerada. Para os modos -311 e -2/1 a densidade de potência absorvida é positiva. A rotação de plasma com velocidade de f106 cm/s no centro do plasma não tem efeitos significativos sobre os resultados em comparação com a deriva diamagnética. Para a banda de frequências 30 7 f < 150 kHz podem ser excitadas ondas de Alfvén de deriva rápidas. A excitação dessas ondas depende da derivada do fator de segurança e das derivadas das frequências angulares diamagnêticas, nos casos de cisalhamento quase nulo e de cisalhamento negativo no centro do plasma, sendo a resistência de antena positiva e oscilatória com os valores dos máximos crescendo com a frequência. Ondas de Alfvén globais são excitadas no centro do plasma para modos poloidal/toroidal com sinais opostos (M/N

Neste trabalho foi feito um estudo do perfil tomográfico da emissão da linha do átomo de hidrogênio, H-alfa (?=656,28 nm) no plasma do TCABR, um tokamak de porte médio em operação no Laboratório de Física de Plasmas do Instituto de Física da Universidade de São Paulo. Nosso trabalho centrou-se no estudo dos efeitos da introdução de um eletrodo polarizado na borda do plasma no tokamak TCABR. O eletrodo pode ser introduzido até 1,5 cm para dentro da coluna do plasma, sem causar disrupturas para polarização positiva de 0 até +350V, e situado no plano equatorial do tokamak. Perfis tomográficos de H-alfa com e sem polarização foram medidos. A comparação dos perfis mostra um aumento da densidade de linha na posição central, quando a emissividade H-alfa diminui. A análise dos perfis tomográficos de H-alfa, tempo de confinamento das partículas e também do estudo de reciclagem das partículas neutras, indica que o plasma entra no regime de alto confinamento (modo-H). Cálculos de turbulência e de transporte na borda do plasma (SOL), feitos medindo o potencial flutuante e a corrente de saturação de íons, mostram uma diminuição forte no espectro de potência e de transporte. Também foram feitos estudos do novo regime de descargas com elétrons fugitivos (\"runaway electron\"), descoberto no tokamak TCABR. As características distintivas deste regime são um plasma de baixa temperatura fracamente ionizado, destacado do limitador devido a processos de recombinação, e instabilidade de relaxação com fortes picos de emissão H-alfa correlacionados com instabilidade dente de serra da densidade eletrônica de linha. No presente trabalho fazemos a descrição das condições experimentais para a geração destas descargas. A produção dos elétrons fugitivos é analisada; mostrando que a geração de elétrons fugitivos somente pode ser explicada pelo mecanismo de avalanche. A confirmação de baixa temperatura do plasma é obtida de uma análise do perfil tomográfico da emissão H-alfa. Esta emissão não pode ser explicada por excitação de elétrons no plasma. A recombinação, de outro lado, dá uma explicação plausível para a dependência temporal da emissão, em particular para alta densidade de partículas neutras. A study of the tomography profile of the emission of the line of Hydrogen, atomic H-alpha line (?=656.28 nm), was carried out in TCABR, a medium-size tokamak in operation at the Laboratory of Plasma Physics of the Institute of Physics of the University of São Paulo. Our work focuses on the study of the effects of due to the introduction of a biased electrode in the plasma edge of the TCABR tokamak. The electrode could be introduced up to 1.5 cm inside the plasma, without plasma disruptions for positive voltages from 0 to +350V, and was located on the equatorial plane of the plasma column. Tomography profiles of H-alpha with and without bias were measured. Comparison of the profiles shows an increase of the central line-averaged density, while the emissivity of the line H-alpha decreases. The analysis of the tomography profiles of H-alpha, time of confinement of particles and also the study of recycling of the neutral particles, indicate that the confined plasma enters the H-mode regime. Calculations of turbulence and transport at the Scrape-Off-Layer, using measured floating potentials and ion saturation currents, show a strong decrease in the power spectra and transport. The H-alpha tomography was also employed to study the new regime of runaway discharges that has been discovered in the TCABR tokamak. The distinctive features of this regime are weakly ionized low-temperature plasma detached from the limiter due to the recombination process, and a relaxation instability with strong spikes of H-alpha emission correlated with sawtooth relaxation of the line density. In the present thesis we report experimental data on conditions for generation of these discharges. The runaway electron production is analyzed; show that generation of runaway electrons can only be explained by the runaway avalanche mechanism. The confirmation of low plasma temperature is a obtained from an analysis of the tomography profile of H-alpha emission. This emission cannot be explained by excitation by plasma electrons. Recombination, on the other hand, gives a rather plausible explanation for the time dependency of the emission, in particular at high neutral densities.

Descreve-se neste trabalho um estudo experimental da Emissão Eletrociclotrônica (EEC) no tokamak TCABR. Um radiômetro de EEC foi instalado, calibrado e utilizado para o estudo do plasma em descargas térmicas. O radiômetro é do tipo heteródino de varredura operando na faixa de 50-85 GHz, no modo extraordinário e na segunda harmônica. Determinou-se a temperatura de ruído do radiômetro e também sua estabilidade em amplitude e freqüência. Foi medida a largura de banda em freqüência do radiômetro (resolução espacial horizontal). A antena utilizada é do tipo gaussiana sendo que o raio da cintura do feixe gaussiano e a posição do foco foram experimentalmente determinados (W0 ~ 1 cm e d ~ 37 cm, respectivamente). A posição da cintura da antena foi posicionada próxima do centro geométrico do vaso. Foi feita a calibração absoluta do equipamento considerando-se os efeitos das janelas de diagnóstico (reflexão e absorção). O sistema pode operar em modo varredura, para a obtenção de perfis radiais de Te ou modo freqüência única onde se tem alta resolução temporal. As medidas da radiação EC foram feitas, na sua maioria, em descargas com densidade eletrônica média entre 1.10+19 m-3 e 1,5.1019 m-3 de forma a se ter acessibilidade da radiação EC e também minimizar-se a presença de elétrons fugitivos. Para ne > 1,5.1019 m-3 (com B0 = 1,14 T) verifica-se o corte parcial da radiação EC. Nesta condição, o corte na EEC foi utilizado na determinação do perfil radial da densidade eletrônica e aplicado em três diferentes situações: descargas com injeção adicional de gás, com a aplicação do eletrodo de polarização e em descargas com injeção de ondas de radiofreqüência na região das ondas de Alfvén para o TCABR. Usando um perfil parabólico típico para a densidade eletrônica, observou-se que, para descargas com injeção adicional de gás ou em descargas com a aplicação de ondas de radiofreqüência tem-se 0,85 < alfa < 1, e para descargas com aplicação do eletrodo de polarização obteve-se alfa ~ 0,6. Foram feitas observações simultâneas da temperatura eletrônica, a partir do sinal da EEC, e das oscilações de Mirnov (freqüência ~ 11,7 kHz) em descargas térmicas com q(r=0) > 1. Os resultados indicam a presença de um modo de ruptura dominante em rs ~ 9,5 cm com a largura da ilha magnética de W ~ 2,0-2,5 cm. Estes resultados experimentais obtidos estão em acordo com os resultados indicados por teorias de transporte na região das ilhas magnéticas. Observou-se também que a localização da ilha magnética coincide com uma região onde o perfil radial da temperatura de plasma é aproximadamente plano. Num outro cenário, com q(r=0) < 1, observaram-se oscilações dente de serra com período de ~ 0,44 ms, tempo de queda de ~ 0,12 ms, e raio de inversão em r ~ 4 cm. Neste tipo de descargas observou-se que, no perfil radial da amplitude das oscilações da Te, |DeltaTe|, devido à propagação dos pulsos dente de serra, apresentavam posições de mínimos e que estes coincidiam com as posições onde ocorrem patamares no perfil radial da temperatura eletrônica. Partindo destes resultados, juntamente com o perfil de q(r), dão-nos os modos racionais (m/n), posições (r) e larguras(W) para as ilhas magnéticas, presentes nestas descargas, a saber: m/n = 4/3 (r ~ 9 cm, W4/3 ~ 0,9 cm), m/n = 3/2 (r ~ 11,8 cm, W3/2 ~ 0,9 cm) e m/n = 2/1 (r ~ 13,7 cm, W2/1 ~ 1,4 cm). Este novo método, aqui proposto, permite a determinação direta da posição e da largura das ilhas magnéticas, em descargas onde a instabilidade dente de serra encontra-se presente.¶ In this work, an experimental study of the Electron Cyclotron Emission (ECE) in the TCABR Tokamak, is described. An ECE sweeping heterodyne radiometer, operating in the 50-85 GHz frequency range, was installed, calibrated and used to detect ECE radiation in the second harmonic extraordinary mode from thermal plasma discharges. The noise temperature, amplitude and frequency stability of the radiometer were determined. The frequency bandwidth (horizontal space resolution) was measured. A Gaussian Antenna is used and the gaussian beam waist radius (W0 ~ 1 cm) and the focus position (d ~ 37 cm) were experimentally determined. The focus of the antenna was positioned close to the center of the vacuum vessel. The absolute calibration of the equipment was done and the effect of the diagnostic window was considered (reflections and absorptions). The system can operate in sweeping mode, in order to obtain the radial electron temperature profiles, and also in the single frequency mode to obtain temporal electron temperature profiles with high time resolution. Due to the TCABR accessibility conditions and also to avoid runaway electrons, most of the ECE measurements were obtained in discharges with line electron density between 1.0x10+19 m-3 and 1.5x1019 m-3. For ne > 1.5x1019 m-3 (with B0 = 1.14 T) the cutoff in the ECE radiation was observed. The ECE cutoff was used to determine the radial profile of the electron density and applied to three different situations: discharges with additional gas puffing, with the application of a biasing electrode and in discharges with radio-frequency wave injection. Using a parabolic profile it was observed that, 0.85 < alfa < 1.0 for discharges with additional gas injection or with RF injection, and alfa ~ 0.6 for the electrode biasing experiments. The electron temperature profiles and Mirnov oscillations (f ~ 11.7 kHz) were simultaneously measured in discharges with q (r=0) > 1. The position and the width of the magnetic island were therefore calculated. The results indicate the presence of a dominant tearing mode in rs ~ 9.5 cm and the magnetic island width W ~ 2.0-2.5 cm. These experimental results are in agreement with the theoretical results foreseen by models of heat transport in the presence of magnetic islands. It was also observed that, the position of the magnetic island coincided with the region where the temperature radial profile is approximately flat. In another plasma scenario, with q(r=0) < 1, sawteeth oscillations with a period ~ 0.44 ms, crash time ~ 0.12 ms, inversion radius r ~ 4 cm, were measured. Peculiarities in the Te radial profile associated with the amplitude of Te oscillations, |DeltaTe|, due to the sawtooth instability, were observed. It was verified that the minimum values of the |DeltaTe| profile coincided with the region where the temperature radial profile was approximately flat. These results together with the q(r) profile yielded the following mode numbers (m/n), positions (r) and widths (W) of the magnetic islands: m/n = 4/3 (r ~ 9 cm, W4/3 ~ 0.9 cm), m/n = 3/2 (r ~ 11.8 cm, W3/2 ~ 0.9 cm) and m/n = 2/1 (r ~ 13.7 cm, W2/1; ~ 1.4 cm). A novel method to determine the position and width of the magnetic islands, in discharges with the presence of sawtooth instability, is presented here.

Este trabalho descreve a construção e testes de um calorímetro eletromagnético de criptônio liquido utilizando uma geometria projetiva na forma de acordeom para os absorvedores eletrodos. Testes do calorímetro com feixes de elétrons de energia entre 20 e 200 GeV, realizados na linha de feixe H4 do acelerador SPS do CERN, apontam para uma resolução em energia de 5.63/(E[GeV] )0.26)% e uma não linearidade integral máxima de +/- 0,3%. O calorímetro é dividido longitudinalmente em 3 seções, sendo a primeira altamente segmentada transversalmente em uma direção, formando um pre-shower integrado ao calorímetro. A posição de incidência da partícula no calorímetro pode ser determinada com uma resolução de 2.16/(E[GeV] )0,19 7.93 / E[GeV])mm no pre-shower e o ângulo de incidência da partícula (utilizando a informação de posição das outras seções) com uma resolução de (32.01/(E[GeV] ) 0.95 44 /E[GeV])mrad. Os sinais do calorímetro permitem a realização de medidas de tempo com uma resolução de 290ps com elétrons de 120 GeV. Também são apresentados e discutidos o efeito da presença de material inativo na resolução em energia, a resposta do calorímetro a múons e os resultados da comparação entre simulações de Monte Carlo com medidas feitas com feixes de partículas. Por fim, é feito um estudo comparativo da resolução em energia obtida com este calorímetro e com um calorímetro de argônio liquido de geometria semelhante. This work describes the construction and tests of a liquid krypton electromagnetic calorimeter employing an accordion shaped projective geometry for the absorbers and electrodes. The tests of the calorimeter using electron beams of energy ranging from 20 to 200 GeV and a muon beam of 225 GeV, from the H4 beam line of the CERN SPS, showed an energy resolution of 5,63/(E[GeV] ) 0.26)% and a maximum integral non-linearity of +/- 0.3%. the calorimeter is divided longitudinally in 3 sections, the first one being highly segmented on the transversal direction, operating as a pre-shower integrated on the calorimeter. The position of incidence for a particle in the calorimeter can be determined with a resolution of (2.16/E[GeV] 0.19 7.93 /E[GeV])mm on the pre-shower and the angle of incidence (using the position information from all sections) with a resolution of (32.01/E[GeV] 0.95 44 /E[GeV])mrad. The calorimeter signal allow timing measurements to be performed with a resolution of 290ps for 120 GeV electrons. It is also presented and discussed the energy resolution behavior in the presence of dead material in front of the calorimeter, the calorimeter response to muons and the comparison between the results from data and Monte Carlo calculations. Finally, it is presented a comparative study between the energy resolution of this calorimeter and a liquid argon calorimeter employing a similar accordion shaped geometry.

Na década de 80 houve um aumento na utilização de isótopos estáveis em física nuclear, medicina nuclear, ciências biomédicas; geociências etc e as previsões indicam para um crescimento no consumo destes isótopos nas próximas décadas. Dentro deste quadro, novos métodos de separação isotópica foram propostos e desenvolvidos, entre eles, a centrifuga de plasma iniciada por arco no vácuo. Este trabalho mostra os resultados experimentais obtidos na centrífuga de plasma iniciada por arco no vácuo desenvolvida no LAP/INPE desde 1981. Inicialmente é feita una descrição da descarga em arco no vácuo que é a fonte de plasma desta centrífuga e com as medidas realizadas, uma caracterização completa do plasma pode ser obtida. Os resultados teóricos obtidos de um modelo de fluido para a coluna de plasma em rotação são comparados com os obtidos experimentalmente e, algumas limitações deste separador isotópico sio mencionadas. Os efeitos de gases residuais nos parâmetros do plasma desta centrifuga foram estudados e1 os resultados mostraram que o melhor desempenho deste separador ocorre na ausência de gases na câmara de vácuo. Dos resultados experimentais obtidos foi feito um estudo comparativo entre os diferentes métodos de separação isotópica e, observações conclusivas foram possíveis sobre a viabilidade de uma centrífuga de plasma iniciada por- arco no vácuo como um dispositivo para a separação de isótopos estáveis. In the 80\'s, an increase in the utilization of stable isotopes in the nuclear physics, nuclear medicine, biomedical science geoscience has been observed. The previsions indicate that the consumption of these isotopes in the early future will be even higher. Within this picture new methods of isotope separation were proposed and developed, among them, the vacuum are plasma centrifuge. This work shows the experimental results obtained in the vacuum are plasma centrifuge developed at LAP /INPE since 1981. Initially we describe the vacuum are discharge which is the plasma source in this device. The measurements preformed provide a full characterization of the plasma. The experimental results were compared with that ones expected using an MHD model for a rotating plasma column. The limitations of this isotopic separator are discussed. The effects of residual gases in the plasma parameters of the vacuum are plasma centrifuge were studied and the results shown that the best performance occurs in the absence of gases in the vacuum chamber. The experimental results obtained were used to make a comparative study between different methods of isotope separation and conclusive remarks were achieved about the viability of a vacuum are plasma centrifuge as a device for stable isotope separation.

Neste trabalho, discutem-se aspectos das transformações conformes na eletrodinâmica clássica com ênfase na invariância e nas leis de conservação. Inicialmente, abordaram-se aspectos gerais das transformações conformes e fez-se um resumo histórico da evolução dessas transformações. Procurou-se fazer uma apresentação didática, revisando-se a formulação Lagrangiana e o Teorema de Noether para campos aplicado à eletrodinâmica. Estudaram-se as transformações conformes no espaço plano, onde se mostrou que para dimensões maiores ou iguais a três o número de transformações é finito. A partir das equações de Maxwell em coordenadas curvilíneas, chegou-se à condição para que essas equações mantivessem sua forma cartesiana. Com essa condição, mostrou-se que a eletrodinâmica clássica é invariante para o grupo de transformações conformes. Foram discutidas as leis de conservação associadas à invariância conforme da eletrodinâmica clássica a partir do teorema de Noether. Das simetrias por translações no espaço-tempo, obtiveram-se as leis de conservação do momento linear e da energia. Das simetrias associadas às rotações, obtiveram-se seis quantidades conservadas: três delas ligadas à conservação do momento angular e, com relação às três restantes, observou-se, a partir de analogias com a mecânica, que estavam associadas ao movimento do centro de energia do campo. Para a interpretação da grandeza conservada por simetria de escala, verificou-se, também a partir de uma analogia mecânica, que essa simetria somente é verificada para partículas não massivas ou para partículas massivas a altas energias. Finalmente, para as transformações conformes especiais, verificou-se que as leis de conservação resultantes são consequências das leis anteriores de conservação para o campo eletromagnético, e neste caso, essa simetria também somente se manifesta para partículas de massa nula ou para altas energias. In this work, aspects of conformal transformations in classical electrodynamics are discussed with emphasis on the invariance and conservation laws. Initially, a general view of conformal transformations was shown and a summary of the historical evolution of those transformations was presented. The work was approached didactically, and Noethers theorem based on the electrodynamics Lagrangian formulation was revised. The conformal transformations were studied in plane spaces and it was shown that, for dimensions greater than or equal to three, the number of transformations is finite. Starting from Maxwells equations in curvilinear coordinates, a condition for maintaining those equations in Cartesian form was established. With that condition, it was shown that the classical electrodynamics laws are invariant for the group of conformal transformations. The conservation laws associated with the conformal invariance of classical electrodynamics were discussed, based on Noethers theorem. From the space-time translation symmetry, the laws of conservation of linear momentum and of energy were obtained. From rotational symmetry, six conserved quantities were obtained: three of them associated with angular momentum and the remaining three, observed, starting from analogies with mechanics, were associated with the movement of the center of energy of the field. For the interpretation of the quantity conserved by scale symmetry, it was verified, also from a mechanical analogy, that that symmetry is only valid for null mass particles or for high energies. Finally, for the special conformal transformations, it was verified that the resultant laws of conservation are consequences of the previous laws, and in that case, symmetry is also valid only for particles of null mass or for high energies.

O acelerador de elétrons recirculado do tipo microtron, que está sendo construído no Instituto de Física da Universidade de São Paulo, possui algumas centenas de parâmetros a serem monitorados e controlados. Estes parâmetros pertencem a vários subsistemas, tais como: transporte; vácuo; RF; e diagnóstico. Para diminuir a carga cognitiva do operador e auxiliá-lo no controle da máquina, foi construído um sistema de controle computadorizado, capaz de permear os diversos subsistemas e que permite ao operador medir e alterar os parâmetros de interesse, além de alertá-lo quando algum destes parâmetros exceder um valor pré-determinado. Este sistema de controle foi construído usando-se a metodologia do modelo das três camadas lógicas, a saber: camada dos dispositivos de entrada e saída; camada dos servidores de dispositivos; e camada da interface com o usuário. Na camada dos dispositivos de entrada e saída foram utilizados vários equipamentos, comerciais ou construídos no Laboratório do Acelerador Linear (LAL), possuindo interfaces de comunicação diversas. Na camada dos servidores de dispositivos foram utilizados PCs industriais. A camada da interface com o usuário utiliza um PC convencional executando uma interface humano-computador construída com o auxílio do software LabWindows/CVI (National Instruments). O sistema de controle deve apresentar características associadas à flexibilidade, escalabilidade e custo, para que seja passível de utilização durante todo o tempo de vida útil do acelerador e suporte manutenção pela equipe do próprio LAL. The racetrack microtron under construction at the Instituto de Física da Universidade de São Paulo, is a recirculated electron accelerator that has a few hundred parameters to be monitored and controlled. These parameters belong to several subsystems like transport, vacuum, RF, and diagnostics. To decrease the cognitive burden of the operator and help him to control the machine a computerized control system was built, pervading all subsystems. This system allows the operator to measure and change the parameters of interest, or alerts him when some of these parameters exceed a pre-defined value. The system was built using the three-layer model methodology: input and output device layer; device server layer; and the user interface layer. In the input and output device layer, several instruments with different communication interfaces were used, either commercial or in-house built. In the device server layer industrial PCs were used. The user interface layer uses a conventional PC running a human-computer interface built with assistance of the LabWindows/CVI software (National Instruments). The control system must satisfy requirements of flexibility, up-gradability and cost, must stand during the accelerator lifetime and allow maintenance by the Lab\'s technical support.

A emissão eletrociclotrônica -EEC- atualmente é um diagnóstico utilizado rotineiramente em tokamaks para a medida da temperatura de elétrons e também para a obtenção de informações sobre a função distribuição de elétrons em situações onde se têm populações de elétrons não térmicos. Neste trabalho discute-se, a partir de simulações, aspectos da emissão eletrociclotrônica no plasma do tokamak TCABR (R0=0,615m; a=0,18m; B0=1,2T; ne0 ~ 3 x 1019 m-3, Te0 ~ 500eV). A acessibilidade é examinada com base no modelo de plasmas frios. A partir dos modelos de plasmas tênue e dielétrico (Vlasov-Maxwell) discute-se a emissão e absorção da radiação-EC. São utilizados resultados da teoria das flutuações para a obtenção da emissividade a partir do tensor dielétrico e do tensor das correlações das microcorrentes. Os resultados numéricos são obtidos a partir de programas desenvolvidos em MAPLE e também de um código para emissão eletrociclotrônica. Verifica-se, para o TCABR, que, devido ao entrelaçamento com a terceira harmônica, a banda útil da segunda harmônica fica limitada ao intervalo 52-74 GHz ( ~ 70 % da coluna de plasma). As condições de acessibilidade para a segunda harmônica (modo X) restringem a densidade de pico a valores abaixo de ne0 = 2,3 x l019 m-3. Para plasmas térmicos, mostra-se espectros da emissão da radiação eletrociclotrônica para harmônicas 2 e 3, modos X e O, obtidos a partir de um método simples que também considera os efeitos da absorção. Resultados obtidos com um modelo dielétrico são também apresentados. Mostra-se a dependência radial da emissividade e do coeficiente de absorção, em ambos os modos para a segunda harmônica. A dependência radial do índice de refração verificando-se que este se desvia dos valores previstos pelo modelo de plasmas frios na região de ressonância. A largura da região ressonante é r2mm. A dependência radial da profundidade óptica, r (r), para os modos O e X, obtida com o modelo dielétrico é comparada com expressões obtidas da literatura verificando-se boa concordância entre os valores. Para ne0 = 2,0 X l019 m-3 tem-se ~ 2,5 no centro da coluna para m=2 (modo X). A partir do modelo dielétrico obteve-se o perfil radial da emissão eletrociclotrônica. Os resultados indicam que, para cenários típicos de plasma do TCABR, a segunda harmônica no modo X é a mais indicada para fins de diagnóstico. The ECE radiation is nowdays routinely used as a diagnostic tool in tokamaks for electron temperature measurements and, also, for obtaining informations about the electron distribution function in plasmas with non-thermal electron population. Based in simulations, this work discuss aspects of the emission, absorption and propagation of the ECE waves in plasmas confined by the TCABR tokamak (R =0.615m; a=0.18m; B0 =1.2T; ne0 ~ 3 x 1019 m-3 ,Te0 ~ 500eV). The accessibility conditions for the TCABR is also discussed. Both the emission and absorption of ECE radiation are examined with the tenuous and dieletric (Vlasov-Maxwell) plasma models. R.esults obtained from the theory of fluctuations, based in the dielectric and microscopic current correlation tensors, are used to calculate the plasma emissivity. All the numerical results are obtained using computer programs, which were developed in MAPLE for this work, and also using a ECE code. Due to the harmonic overlapping, the detection of the second harmonic, in the lower field side, is limited to the 52-74 GHz band ( ~ 70% of the plasma column). The accessibility conditions for the second harmonic (X mode) restrict the maximum electron density to values bellow ne = 2.3 x 1019m-3. For thermal plasmas, and using a simple model that considers the radiation absorption, we obtained the emission spectra (X and O modes) for the harmonics 1, 2 and 3. The radial profiles of the emissivity and the absorption coefficient for the second and third harmonics are shown. The resonant layer width was calculated to be r 2mm. The radial dependence of the refraction index was determined and it is shown that it deviates from the values obtained with the cold plasma model in the resonant region. The radial profiles of the optical depth, (r), for the O and X modes, are also shown. The (r) profiles, obtained with the dielectric model and also using some expressions found in the literature, are observed to be in good agreement. In the center of the plasma, for the second harmonic X-mode, we obtained ~ 2.5(for ne = 2.0 x 1019 m-3). Finally, the radial profiles of the ECE emission, obtained with the dielectric model, is shown. The results of this study indicate that, for the typical TCABR plasma discharges, the second harmonic X-mode of the ECE radiation can be used as a diagnostic tool.

Tokamaks de baixa razão de aspecto (LART), também chamados tokamaks esféricos (ST), são dispositivos concebidos teoricamente para ter um alto fator beta IND. T, típico de um disposito de efeito estrição de campo reverso (RFP) ou Spheromak (beta IND. T SETA INFINITO, mas com geometria similar a um ultra-LART), porém mantendo o confinamento de um tokamak convencional, adicionado às melhores propriedades de estabilidade. Aqui beta IND. T 3 BARRAS 91/ V IND. p) INT. pdV/(B IND. To POT. 2/ 2mü IND. 0), B IND. To 3 BARRAS B IND. T POT. vac (R IND. 0) e p é a pressão do plasma. START foi o primeiro LART a demonstrar essas caracterísiticas em temperaturas de T IND. i APROXIMADAMENTE IGUAL A T IND. e 10 POT. 2eV. O trabalho descrito nesta tese teve como objetivo o desenvolvimento e a utilização de sistemas de diagnóstivos para o estudo dos regimes de operação da densidade do plasma no START. Desenvolveu-se um interferômetro de dupla-passagem de feixe ao longo do plano médio horizontal do vaso, com a finalidade de medir a densidade média de linha do plasma. Esse interferômetro era composto de um laser HCN (337müm), uma mesa óptica e detectores (díodos Schottky). Mediu-se n BARRA IND. e < 10 POT. 18_ > 2x10 POT. 20m POT. -3. Desenvolveu-se um sistema de pré-ionização por ondas ressonantes elétron-ciclotrônicas, baseado num gerador klystron de 6GHz e P IND. ECR-P < ou =3kW, para o auxílio na ruptura elétrica do gás no regime Tokamak, reduzindo o valor de fluxo magnético necessário para romper e manter a descarga e aumentar sua reprodutibilidade. Observou-se, a pressões de preenchimento 1,1-1,5X10 POT. -5 mbar, uma maior reprodutibilidade da descarga e redução do tempo de ruptura do gás com o aumento de P IND. ECR-P. Colocou-se também em operação um injetor de pastilhas criogênicas (8-9K) de deutério, D IND.2, com o objetivo de aumentar a densidade ) do plasma. Esse era do tipo canhão de gás, de uma única pastilha com valores de massa 3 x 10 IND. 19 átomos e velocidadee de 50-400m/s, propulsiopnadas por gás H IND. 2 (0-4bar). Pastilhas forma injetadas da parte superior do START, quase verticalmente, na região de alto campo magnético do vaso, em regimes ôhmico e aquecido por feixes de partículas neutras (NBI), de alto e baixo beta IND. T, aumentando substancialmente a densidade. Com o uso desses diagnósticos, estudaram-se os regimes de alta e baixa densidade, Com injeção de gás, obteve-se n BARRA IND. e POT. max = 1,0x10 POT.20 densidade de Greenwald N IND. G POT. max APROXIMADAMENTE IGUAL À 0,9) e observou-se a contração da coluna do plasma e o colapso das descargas em duas fases, semelhante ao que ocorre nos Tokamaks convencionais. Observou-se um aumento da densidade com o uso de NBI, mas não da densidade de Greenwald. Obteve-se, também, via injeção de pastilha, simultaneamente, altas densidades (N IND. G 1,0-1,1), grande eficiência de reposição de partículas ( 100%) e melhoria no confinamento em descargas de altos valores de beta IND. T 9 23-27%). É provável que o limite de pressão tenha sido atingido. Low Aspect Ratio Tokamaks (LARTs) or Spherical Tokamaks (STs) are devices theoretically conceived to have the high toroidal T of the Reversed- Field Pinch and Spheromak (T but similar geometry to an ultra-LART) whilst retaining the confinement of the conventional Tokamak together with improved stability. Here T = (1/Vp) f pdV/ (B2TO/2o) BT= BT (Ro), and p is the plasma pressure. START was the first LART to demonstrate these features at temperatures of Tt ~Te ~102eV. The work described in this thesis has aimed to develop and use diagnostics and their use for studying the density operating regimes on START. A double-pass mid plane interferometer was commissioned for measuring the plasma density. This system was composed by an existing HCN laser (337 ), an optical table, and detectors (Schottky diodes).

Neste trabalho são abordados alguns aspectos do tokamak TCABR, particularmente no que diz respeito à ruptura do plasma, às descargas e ao sistema vertical. Desenvolveu-se um modelo zero-dimensional para modelagem das descargas, envolvendo 5 equações diferenciais. Com esse modelo obteve-se os perfis temporais de parâmetros importantes da descarga tais como: corrente de plasma, tensão de enlace, temperatura eletrônica, densidade eletrônica e densidade de partículas neutras. Verificou-se, com as simulações, a influência de parâmetros importantes no comportamento das descargas. A partir de resultados experimentais do TCA e do TCABR verificou-se a compatibilidade desses resultados com o modelo. Fez-se um estudo da ruptura do plasma no TCABR utilizando-se um modelo físico para os processos que envolvem a ruptura com o qual pode-se delimitar a região de ruptura que depois pode ser comparada com os resultados experimentais. Experimentalmente verificou-se que, para o TCABR, a ruptura ocorre para pressões entre 9.10-6 a 3.10-4 mbar e campos elétricos entre 2 e 10 V/m. A relação campo-pressão, E/p, na região de ruptura, está entre 3.107 e 5.108 V.m-1.bar-1. Foi também feito um estudo do sistema de controle realimentado do campo vertical onde determinou-se algumas funções de transferências importantes, particularmente para os blocos não lineares desse sistema. A partir de um programa computacional foi feito um mapeamento do campo vertical e do índice de curvatura do campo. Verificou-se que a razão entre a componente vertical do campo, no centro do vaso, e o valor correspondente de corrente que passa pelas espiras é de 3,5.10-5 T/A e o índice de curvatura do campo está em torno de 0,45. In this work, some aspects of the TCABR tokamak are studied. In particular, some points concerned to the plasma breakdown, to discharge characteristics in tokamak mode and to the vertical field system are investigated. A zero-dimensional model has been developed, especially for this work, based on five differential equations involving the ohmic heating circuit and the conservation laws of energy, electrical charge and neutral particles. The model was used for simulating the TCABR plasma discharges. Therefore, time profiles of important plasma parameters like plasma current, loop voltage, electron temperature, electron density and neutral density, were obtained. Also, as a result of the simulations, was verified how the tokamak machine parameters and plasma parameters influence the behavior of the discharges. Some experimental results from the TCABR and TCA were compared with the results of the simulations. A study of the rupture of the plasma was carried out adopting a physical model that includes many physical processes. This model was used to delimit the breakdown region for TCABR tokamak machine and as a tool to understand the experimental data. Experimentally, it was observed that, for TCABR, the rupture occurs for pressures values between 1.10-5 to 3.10-4 mbar, and electric fields values between 2 and 10 V/m. The ratio electric field-pressure (E/p), in the rupture region, is between 3.107 and 5.108 V.m-1.bar-1. For the control system of the vertical field we obtained some transfer functions mainly for the non-linear blocks of the system that have been used in the experimental tests. A computer program was developed to obtain the map of the magnetic vertical field lines and the index of curvature of the field. Finally it was verified that, in the center of the vessel, the ratio between the magnetic vertical field to the electric current that flows in the vertical coils is, 3.5.10-5 T/A and the index of curvature of the field is ~0.45.

As tentativas de se conseguir um funcionamento contínuo para o tokamak e as perspectivas de estabilização de oscilações MHD através do controle do perfil de corrente, motivaram pesquisas que levassem a uma forma de geração de corrente não indutiva. Uma das possíveis alternativas para atingir esta meta é a injeção de ondas de alta freqüência como, por exemplo, ondas na freqüência híbrida inferior ou Lower Hybrid (LH), que impulsionam elétrons através do amortecimento de Landau na direção paralela ao campo magnético toroidal, tomando-os capazes de transportar corrente. Nos futuros reatores, entretanto, a absorção da onda pelas partículas de 3.5 MeV, conforme o que é previsto, e que ocorre através do amortecimento de Landau na direção perpendicular ao campo magnético, pode diminuir a eficiência do método descrito acima. Nosso objetivo, neste trabalho, é simular a interação LH-partículas com a interação entre a onda LHe os íons rápidos do plasma, que atingem até alguns MeV de energia e que são provenientes do aquecimento de íons de minoria pela onda ciclotrônica de íons (IC). Estes fenômenos podem ser descritos através de uma equação de Fokker-Planck uni-dimensional, no espaço de velocidades, onde os termos de difusão quase-linear, correspondentes à injeção das ondas IC e LH, estão presentes juntamente com os termos colisionais, que representam a termalização dos íons rápidos sobre um plasma maxwelliano. Apresentamos, aqui, as primeiras evidências experimentais da interação LH-íons rápidos no tokamak JET. A análise de dados foi baseada na observação do conteúdo energético dos íons de minoria e das taxas de emissão de raios e de nêutrons no plasma, toda vez que a onda LH estava presente simultaneamente ao aquecimento com ondas IC. Observamos, nesta situação, que há um aumento de cerca de 20% do conteúdo energético dos íons rápidos, que corresponde a uma potência da onda absorvida de até, aproximadamente, 25%, dependendo dos parâmetros do plasma. O aumento de emissão de raios e de nêutrons, provenientes das reações de fusão, também confrrmou o aumento de energia dos íons rápidos quando a onda LH estava presente. Análises com FFT em experimentos onde a potência da onda estava 100% modulada, propiciaram o estudo da absorção de potência da onda LH de acordo com os níveis de superposição dos dois perfis de deposição sobre o plasma (ICe LH). Attempts to achieve a steady-state operation in a reactor regime and the possibilities of stabilising MHD oscillations by controlling the plasma current density profile motivated studies of different methods of generating non-inductive current in reactor scenarios. The injection of Lower Hybrid waves (LH) in tokamak plasmas is considered as a possible route to reach this goal and has been successfully employed to generate plasma current by transferring momentum to the electrons in the direction parallel to the magnetic field through Electron Landau Damping (ELD). However, in a reactor operation regime, LHCD (Lower Hybrid Current Drive) efficiency can be affected, as it is predicted, by the damping of the wave on the 3.5 MeV particles, produced during fusion reactions. This interaction occurs through perpendicular Landau Damping since the particles can be considered as unmagnetized. In this work, the interaction of LH waves with particles is simulated through the interaction between the LH wave and ICRH driven minority íons, that can reach energies up to few MeV. Both phenomena can be described by a 1-D Fokker-Planck equation in velocity space that includes both quasi-linear diffusion coefficients due to ICRH and LH waves and collision terms which represent the fast ions slowing-down over a maxwellian plasma Once this Fokker-Planck equation is solved, the fast ion distribution function can be obtained in order to provide information on the fast minority íons. The first experimental evidence of the interaction of LH waves with ICRH minority íons in the MeV energy range is presented in this work. This interaction was detected in JET through measurements of the fast ion energy, ray and neutron ernission rates and by means of Fast Fourier Transform (FFT) analysis in experiments with 100% LH power modulation. An increase has been observed of approximately 20% in the fast ion energy content which corresponds about to 25% of LH power absorbed by the fast minority ions, depending on the plasma parameters. The increase of ray and neutron rates ernitted in the plasma and the FFT analysis confirm, respectively, the fast ion energy increase and a better damping of the wave when the overlap between IC and LH deposition profiles is maxirnized.