Feasibility study of a thermal ion loss detector for a magnetically confined fusion device

Los dispositivos de confinamiento magnético pueden utilizarse para confinar el plasma y producir la fusión. Este tipo de dispositivos puede funcionar en diferentes regímenes del plasma. Entre ellos, el llamado modo H aparece como una alternativa atractiva debido a sus mejores propiedades de confinamiento. En la transición del modo estándar de bajo confinamiento (modo L) al modo H (transición L-H) el campo eléctrico radial (Er) juega un papel importante. Las pérdidas de iones térmicos pueden contribuir a la formación del Er y, por tanto, a la transición L-H. La caracterización del espacio de velocidad de las pérdidas de iones térmicos contribuye a una mayor comprensión de dicha transición. Para ello, en este trabajo de fin de m ́aster se realiza un estudio de viabilidad de un detector de pérdidas de iones térmicos (TILD) basado en el principio de funcionamiento del detector de pérdidas de iones rápidos (FILD). El código FILDSIM, que permite simular las trayectorias de los iones dentro de las condiciones locales del detector, se utiliza para llevar a cabo las simulaciones utilizando como parámetros los del tokamak ASDEX Upgrade. Partiendo de un diseño estándar de FILD, se escala la geometría hasta un tamaño final de 4 cm x 7 cm x 2 cm aproximadamente, minimizando el llamado efecto selfshadowing, es decir, el impacto de los iones con otros elementos de la geometría antes de alcanzar el componente activo. Se utiliza un planteamiento basado dos colimadores que permiten medir simultáneamente iones de pitch angle negativo (de 100° a 150°) y positivo (de 30° a 90°). La resolución del giroradio y del pitch angle están optimizadas siendo, σgyro < 0, 2 cm y σpitch < 9°, respectivamente. A su vez, las distribuciones de los iones en el componente activo es diferente de la obtenida en el caso del diagnóstico FILD. Se estudia la sensibilidad de la resolución a las inserciones radiales y a los diferentes equilibrios magnéticos, concluyendo que la primera no es crítica y que la segunda ha de tenerse en cuenta antes de que se produzca la descarga. No se espera que los electrones e iones rápidos provenientes del plasma produzcan ruido relevante en las medidas, ya que son bloqueados por los elementos de la geometría antes de chocar con el componente activo. Finalmente, se introduce una propuesta alternativa para el componente activo, cambiando la placa de centelleo por una matriz de micro tazas de Faraday. El diagnóstico parece ser factible en base al tamaño, la resolución y la sensibilidad a los diferentes escenarios.