Escuela de Física
https://hdl.handle.net/2238/11127
2024-03-29T07:43:09ZImplementación y simulación del tokamak esférico MEDUSA-CR: Etapa 1
https://hdl.handle.net/2238/11076
Implementación y simulación del tokamak esférico MEDUSA-CR: Etapa 1
Vargas-Blanco, Victor Iván; Mora-Meléndez, Jaime; Araya-Solano, Luis Alonso; Barillas-Mora, Laura
El tokamak esférico MEDUSA (Madison EDUcation Small Aspect ratio spherical tokamak, con un radio mayor de R < 0.14 m, radio menor de a < 0.10 m, campo toroidal BT < 0.5 T, corriente del plasma Ip < 40 kA, y 3 ms de pulso) fue construido y operado en la Universidad de Wisconsin en Madison en EE.UU. En el 2013 el Instituto Tecnológico de Costa Rica recibió en donación este dispositivo experimental junto con un banco de 3000 capacitores (1500 μF, 450 VDC) que se encuentran hoy en día en el Laboratorio de Plasmas para Energía de Fusión y Aplicaciones.
Un Tokamak esférico es un tipo de dispositivo que confina magnéticamente plasmas de alta temperatura para investigación en energía de fusión basado en el principio Tokamak (acrónimo de palabras rusas que en español significan cámara toroidal con bobinas magnéticas). La investigación en estos dispositivos se realiza con el objetivo futuro de tener una nueva fuente de energía renovable a partir de fusión nuclear.
El objetivo general de este proyecto fue “Implementar el sistema de vacío, inyección de gas, diseñar y simular el sistema de carga y descarga de los capacitores, así como simular plasmas en el tokamak esférico MEDUSA-CR”. Para alcanzarlo se definió una metodología basada en el diseño de los sistemas utilizando el criterio de experto, referencias del estado del arte y uso de códigos computacionales para simulación de plasma disponibles en la comunidad científica de Tokamaks. Como principales resultados de este proyecto se logró implementar un nuevo sistema de vacío para MEDUSA-CR, así como un nuevo sistema de inyección de gas compacto y móvil que permite picos de 1 ms, tiempo que es lo suficientemente rápido para la inercia inherente al gas inyectado.
Se logró diseñar y simular un sistema de control de corriente para las bobinas del Tokamak Esférico MEDUSA-CR que presenta la oportunidad de habilitar otros modos de operación en este dispositivo. En este caso se diseñó y simuló para que pueda operar en modo AC, el cual permite realizar descargas de larga duración. Esto le da más relevancia al experimento pues amplia la capacidad de experimentación
Finalmente, se simuló el confinamiento de equilibrio para MEDUSA-CR usando los parámetros de construcción originales. Se encontró que las bobinas de campo poloidal externos de radio más pequeño son prescindibles. Además, se concluyó que la geometría para la forma del plasma más conveniente es la forme bean shape.
Proyecto de Investigación (Código: 14500016) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Física, Área Académica de Ingeniería Mecatrónica, Escuela de Ingeniería Electromecánica, 2018
2018-01-01T00:00:00ZImplementation of stellarator of Costa Rica 1 SCR-1
https://hdl.handle.net/2238/9819
Implementation of stellarator of Costa Rica 1 SCR-1
Vargas-Blanco, Ivan; Otárola-Zúñiga, Carlos; Zamora-Picado, Esteban; Mora-Meléndez, Jaime; Mora, A; Asenjo, J.; Villalobos, E
The SCR-1 is a small modular stellarator designed, constructed and is being implemented at Instituto Tecnológico de Costa Rica. The project is its final phase of commissioning and it is expected to be operational in June 2015. This article aims at summarizing the SCR-1 project from the engineering and manufacturing point of view, particularly highlighting the construction of the toroidal vacuum vessel and the modular coils.
Conferencia
2015-01-01T00:00:00ZDiagnóstico del Tokamak Esférico MEDUSA-CR
https://hdl.handle.net/2238/9329
Diagnóstico del Tokamak Esférico MEDUSA-CR
Vargas-Blanco, Iván; Mora-Meléndez, Jaime
El 20 de febrero de 2013 el Instituto Tecnológico de Costa Rica firmó el “Used Equipment Sales Agreement” con la “University of Wisconsin-Madison” de EE.UU donde se formaliza la compra por $ 1 (un dólar) de las partes industriales del Tokamak Esférico llamado MEDUSA (Madison EDUcation Small Aspect ratio tokamak) y un banco de 3000 capacitores (1500 μF, 450 VDC). Esta actividad de fortalecimiento tuvo por objetivo general el diagnosticar el estado en el que se encuentra el equipo llamado MEDUSA-CR ubicado en la actualidad en el Laboratorio de Plasmas para Energía de Fusión y Aplicaciones.
Se realizaron dos objetivos específicos que buscaban: (1) Examinar el estado de los diferentes sistemas del Tokamak Esférico MEDUSA-CR y (2) Determinar las necesidades para implementarlo. La metodología utilizada fue inspección visual de los sistemas utilizando el criterio de experto para determinar su estado, así como el uso de equipo especializado y una guía técnica para el dispositivo [1]. Se elaboraron listados de componentes a reemplazar y necesarios para su construcción identificando al menos un proveedor, así mismo se indicaron las recomendaciones necesarias para la puesta a punto de forma segura.
Como conclusión esta actividad logró identificar el estado actual de los diferentes sistemas en el Tokamak Esférico MEDUSA-CR desde el punto de vista de ingeniería. Así mismo se determinaron las necesidades para implementarlo al plantear mejoras para el funcionamiento del dispositivo y obteniendo listados de componentes por comprar. Como principal resultado se demuestra la viabilidad de poner en funcionamiento este Tokamak abriendo el camino para futuros proyectos de investigación.
Proyecto de investigación (Código: 5402-1801-0504) Instituto Tecnológico de Costa Rica. Vicerrectoría de Investigación y Extensión (VIE). Escuela de Física, 2017
2017-01-01T00:00:00ZEngineering of the Stellarator of Costa Rica: SCR-1
https://hdl.handle.net/2238/7213
Engineering of the Stellarator of Costa Rica: SCR-1
Piedra, C.; Jiménez, W.; Esquivel, L.; Esquivel, R.; Sánchez, K.; González, J.; Mora-Meléndez, Jaime; Otárola-Zúñiga, Carlos; Vargas-Blanco, Iván
This Paper aims at briefly describing the challenge of the design and construction of the Stellarator of Costa Rica 1 (SCR-1) [1]. The SCR-1 is a small modular Stellarator for magnetic confinement of plasma (Ro=0.238 m, <a>=0.059 m, Ro/a>4.0, expected plasma volume ≈ 0.016 m3, 10 mm thickness 6061-T6 aluminum vacuum vessel) developed by the Plasma Laboratory for Fusion Energy and Applications of the Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR).
https://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.0-84938149517&partnerID=40&md5=9fd63fd2eb1657d79d29405b7e023cdd
2015-03-01T00:00:00Z