Reflectometría de microondas como diagnóstico de turbulencia en plasmas confinados magnéticamente

Abstract

El conocimiento de la turbulencia existente en plasmas calientes, necesarios para obtener energia mediante reacciones de fusión nuclear, tiene gran interés, pues limita el confinamiento de estos plasmas. En este trabajo de investigación se analiza la capacidad del diagnóstico de reflectometría de microondas para medir fluctuaciones de densidad en plasmas confinados magnéticamente. Para ello se han realizado medias con un reflectómetro bicanal con detección homodina en el tokamak TJ-1(Madrid) y con un reflectómetro con detección heterodina en el stellarator Wendelstein 7-AS (Garching, Alemania) así como simulaciones numéricas. Se concluye que, en la mayor parte de los plasmas estudiados, la interpretación unidimensional del diagnóstico es insuficiente, pues la medida se ve afectada por la estructura espacial de la turbulencia en dirección transversal el haz de micrrondas. Una consecuencia directa de la existencia de esta estructura es el fenómeno denominado "deriva de fase", que se estudia en detalle mediante experimentos especialmente diseñados y simulaciones, dilucidando sus causas. De las simulaciones se deducen unos criterios para distinguir cuando la interpretación simple unidimensional de las medidas es válida. Por último, en los casos en que es posible, se cuantifica el nivel de turbulencia de densidad así como su composición espectral en los plasmas de Wendelstein 7-AS.