Caracterización de inestabilidades magnetohidrodinámicas en el stellarator tj-ii

Resumen

Este trabajo de tesis, fundamentalmente experimental, se ha realizado en el dispositivo de confinamiento magnético TJ-II, ubicado en el Laboratorio Nacional de Fusión del CIEMAT. El TJ-II es un dispositivo de tipo heliac de tamaño medio, de 1.5 m de radio mayor y aÇ0.22 m de radio menor. La baja cizalla magnética de sus configuraciones unida a su flexibilidad en transformada rotacional permite un control preciso de la configuración y de la presencia de superficies racionales en el plasma. El campo magnético medio a lo largo del eje es de 0.95 T y el volumen máximo de sus plasmas es de 1m3. Los valores típicos de densidad central oscilan entre 0.5 y 8 1019 m-3, con temperaturas centrales que oscilan entre 0.3 - 1.5 keV para los electrones y 0.1-0.13 keV para los iones. Los experimentos realizados en diferentes configuraciones magnéticas y condiciones de calentamiento en el TJ-II muestran distintos espectros de actividad magnetohidrodinámica (MHD). Este trabajo está orientado a la cara cterización de las inestabilidades MHD mediante pequeñas bobinas instaladas en el interior de la cámara de vacío del TJ-II. Estos solenoides, llamados bobinas de Mirnov, muestrean las variaciones del campo magnético dB/dt en 49 posiciones distintas. En particular, el trabajo experimental se ha centrado en el análisis de las señales de un conjunto de 25 bobinas situadas en el mismo corte poloidal de la máquina. En cuanto al tratamiento de datos, además de las técnicas básicas de análisis espectral como la transformada de Fourier o la transformada wavelet, se ha puesto especial atención en la aplicación de la técnica de descomposición en valores singulares (SVD) con la que se han preprocesado las trazas temporales de las bobinas magnéticas. Para comprobar su efectividad sobre los datos experimentales y adecuar los resultados a la topología tridimensional del TJ-II, se han llevado a cabo diversas simulaciones numéricas. Por último, se han utilizado algoritmos de procesado automático de s eñales y agrupamiento en conglomerados (clusters) para extraer y catalogar de manera eficiente las inestabilidades presentes en la masiva base de datos del TJ-II. Como resultado de la aplicación de las técnicas de procesado de señales, se han obtenido las dependencias paramétricas de las inestabilidades en dos rangos de frecuencia diferenciados por el tipo de actividad MHD que tiene lugar en ellos. Por un lado, las estructuras de frecuencias 0ÇfÇ100 kHz corresponden a inestabilidades de tipo...