Tesis:
Método de elementos finitos para el transporte detallado de especies cargadas en sistemas de fusión por confinamiento inercial
- Autor: HONRUBIA CHECA, José Javier
- Título: Método de elementos finitos para el transporte detallado de especies cargadas en sistemas de fusión por confinamiento inercial
- Fecha: 1984
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: INGENIERIA NUCLEAR
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: ARAGONES BELTRAN, José María
- Resumen: El trabajo desarrollado se encuadra en la línea de análisis acoplado nuclear-termohidrodinámico de microesferas de fusión por confinamiento inercial emprendida en el Departamento de Energía Nuclear de la ETS de Ingenieros Industriales de Madrid. Su objetivo básico es el estudio riguroso del transporte y deposición de energía de las especies cargadas en microesferas de confinamiento inercial, para lo cual se ha desarrollado un modelo de resolución de la ecuación del transporte, que es lo suficientemente general como para que pueda aplicarse a distintas situaciones, tales como el transporte de productos cargados de fusión y confinamiento por haces de iones. Después de la revisión sistemática de los formalismos encontrados en la bibliografía se establece como punto de partida la ecuación lineal de Fokker-Planck, formulada en coordenadas eulerianas modificadas, con objeto de tener en cuenta los efectos cinemáticos de arrastre del medio de transporte. El procedimiento original desarrollado consiste en el tratamiento numérico de dicha ecuación por el Método de los Elementos Finitos, habiéndose establecido distintas representaciones de la dependencia del flujo angular, que consisten, por una parte, en la discretización conjunta de las variables energía-posición por el método desarrollado y de variable angular por ordenadas discretas, y, por otra, en el tratamiento acoplado de las variables energía-posición-ángulo. El método y las representaciones anteriores se han establecido de acuerdo a las características físicas del problema, habiéndose validado por comparación con los resultados obtenidos por otros formalismos existentes o por vía semianalítica. De la comparación de estos resultados se deduce que el método desarrollado constituye una aproximación de segundo orden al problema, mientras que los existentes en la bibliografía lo son de primer orden, por lo cual el objetivo propuesto de desarrollar una herramienta eficaz para la simulación numérica del transporte de partículas cargadas se ha conseguido ampliamente. El método desarrollado permite el transporte de cualquier especie cargada en cualquier medio, pues los coeficientes de la ecuación de Fokker-Planck se obtienen analíticamente a partir de los potenciales de Rossenbluth para medios totalmente ionizados o a partir de la formulación de Bethe para medios parcialmente ionizados. Para ampliar el rango de validez del modelo se ha incluido el tratamiento de colisiones de gran ángulo, estudiándose su efecto en la deposición de energía de partículas cargadas a un plasma en distintas condiciones de densidad y temperatura. La metodología anterior ha sido comparada al programa de cálculo acoplado NORCLA, desarrollado en el Departamento reseñado, cuyos resultados aplicados al análisis de ciertos diseños se presentan y se validan, prestándose especial atención al problema de propagación de la ignición y autocalentamiento del plasma por productos cargados. Asimismo se presentan resultados del cálculo acoplado para el caso de confinamiento por un haz de iones uniforme y desenfocado, caso que, con la metodología adoptada, constituye una generalización de los modelos simples de deposición lineal al considerarse la variable angular, suponer continua la evolución hidrodinámica del cuadro y considerar efectos adicionales, tales como la distribución espectral de la fuente y el arrastre del medio