Neutral beam fast particle physics in fusion plasma integrated scenarios

O aquecimento por injeção de feixes de neutros é um dos métodos mais fiáveis para aquecer um plasma até às temperaturas necessárias para atingir fusão termonuclear estacionária. Este tipo de sistema injeta neutros com ener- gias muito superiores à energia dos iões que constituem o grosso do plasma, introduzindo uma população de partículas energéticas que, colidindo com os iões e electrões do plasma, transmite a energia ao plasma. Adicionalmente, esta população de partículas energéticas também induz corrente no plasma, contribuindo para a manutenção da descarga. O tema central desta tese incide na modelização numérica do compor- tamento de partículas rápidas num plasma de Tokamak. Códigos analíti- cos e de numéricos de Monte Carlo foram aplicados a diferentes máquinas (RFX-mod, JT-60 SA and TCV) com vista a estudar o impacto destas partícu- las em cenários de operação indutivos (cenário standard) e não indutivos (avançado). A máquina RFX-mod está a ser melhorada e a instalação de injectores de feixes neutros (com parâmetros e geometria fixos) é uma das possíveis melhorias. Deste modo, o impacto das partículas energéticas nos plasmas do RFX-mod é discutida neste trabalho usando o código analítico METIS. O impacto de partículas energéticas no tokamak superconductor JT-60SA é estudado com o código de Monte Carlo ASCOT. Neste Tokamak, o aqueci- mento do plasma e a geração de corrente, seja em cenário de operação stan- dard ou avançado, é garantido em grande parte por um conjunto de feixes de injeção de neutros. Neste trabalho, a dinâmica das partículas rápidas nos cenários standard e avançado do JT-60SA é analisada, evidenciando a fiabili- dade do sistema de injeção de neutros no Tokamak. Um injector de feixes neutros foi instalado no Tokamak TCV há três anos. Este feixe é importante dado que deposita potência predominantemente nos iões e permite alargar o regime de operação do tokamak. Nesta tese, após uma revisão da condição atual do feixe de neutros e da operação com ele realizada nos últimos três anos, é feito um estudo sobre o impacto do aque- cimento por injeção de ondas electro-c