Desarrollo de un código de onda completa en dos dimensiones y su aplicación al estudio de la reflectometría de microondas como técnica de diagnosis en plasmas de fusión

Resumen

Esta tesis se enmarca dentro del campo de la reflectometría de microondas aplicada a los plasmas de fusión nuclear confinados magnéticamente. En el capítulo 1 se realiza una introducción a la fusión nuclear mostrando los objetivos que se pretenden conseguir en la línea de investigación de fusión por confinamiento magnético. Se describen los dos grandes grupos de dispositivos experimentales actuales, setellarators y tokamaks, mostrando sus ventajas e inconvenientes. En el capítulo 2 se sientan las bases teóricas en las que se fundamenta la técnica de la reflectometría de microondas y se describen los dos modos de propagación empleados habitualmente: modo ordinario y modo extraordinario. En el capítulo 3 se describen un código en dos dimensiones de onda completa que basándose en la técnica FDTD (Finite-Difference Time-Domain) resuelve las ecuaciones de Maxwell en plasmas magnetizados con fluctuaciones de densidad en el dominio del tiempo. En los capítulos 4, 5 y 6 se aplica dicho código para estudiar diversos aspectos de la reflectometría de microondas. En el capítulo 4 se estudia una asimetría que aparece en las ecuaciones que describen la propagación en modo extraordinario y su efecto en las medias experimentales que se realizan con reflectometría. En el capítulo 5 se describen el reflectometro experimental instalado en el stellarator TJ-II situado en el CIEMAT (Madrid) y se muestran las medidas experimentales que se han realizado. La interpretación de los resultados se valida con ayuda del código de onda completa. En el capítulo 6, el código se emplea par estudiar la capacidad de la reflectometría Doppler para medir la velocidad de rotación perpendicular del plasma. Se estudian diversos escenarios para la curvatura del plasma y/o del frente de ondas y se muestran las condiciones en las que la velocidad de rotación del plasma medida con reflectometría es fiable.