Considerações sobre instabilidade feixe-plasma: simulações iniciais centradas no desenvolvimento de um gerador compacto de nêutrons
AUTOR(ES)
Araujo, Wagner Leite, Campos, Tarcisio Passos Ribeiro de
FONTE
Revista Brasileira de Ensino de Física
DATA DE PUBLICAÇÃO
2010-09
RESUMO
A primeira consideração no projeto de um gerador compacto de nêutrons é a definição do processo de produção de plasma seguido da definição da análise do estado físico desse plasma. As características do plasma e as reações nucleares de fusão envolvidas na operação do gerador, deutério-deutério ou deutério-trítio, bem como o sistema que determina as trajetórias das partículas e o alvo, são decisivos para estimar o rendimento de nêutrons do gerador. Dessa forma, a análise do comportamento do plasma sob condições estabelecidas se torna uma evidencia importante. Essa análise pode ser feita por modelos de simulação de plasma. A simulação de partículas de plasma, empregada desde a década de 1960, fornece uma descrição das características gerais do plasma. A física de plasma é determinada, na maioria dos casos, por equações simples, isto é, equações de movimento de elétrons, íons e átomos neutros incluindo o efeito das colisões e campos elétricos e magnéticos auto-consistentes. As simulações computacionais de plasma compreendem duas áreas gerais baseadas em cinética e análise fluidodinâmica. Enquanto a simulação em dinâmica de fluidos se procede por meio da resolução numérica de equações da magnetohidrodinâmica (MHD), assumindo coeficientes de transporte; a simulação cinética considera modelos mais detalhados de plasma, envolvendo interações das partículas com os campos eletromagnéticos. Esse artigo é focado na simulação e análise de um feixe de elétrons injetado dentro de um plasma estacionário e periódico. O modelo de cálculo empregado, para este propósito de simulação, é referente a um código unidimensional, baseado em simulação cinética, que simula plasmas periódicos ilustrando várias considerações fundamentais em simulação de plasma e se torna útil em simulações do sistema da optica de feixe para geradores de nêutrons. O objetivo principal desse estudo é explorar o código PIC revisando a teoria física e computacional necessária para construir a estrutura dos princípios elementares com intenção de introduzir conceitos da teoria física de plasma e da teoria computacional. Além disso, os fundamentos da análise de plasma para geradores de nêutrons serão declarados
ASSUNTO(S)
simulação de plasma código pic gerador de nêutrons compacto
