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Resumo A produção de energia a partir da fusão nuclear implica uma taxa reacções suficientemente alta para que se tenha libertação de energia superior ás perdas. O principal processo para obter tal reacção involve o aquecimento e a manutenção a altas temperaturas de um plasma de Deutério-Trício (DT), confinando-o com o auxílio de campos magnéticos numa geometria toroidal, recorrendo a dispositivos experimentais dos quais o mais promissor é o Tokamak. Confinar um plasma nesta situação extrema não se faz sem dificuldades. A existência de elevados gradientes de pressão e corrente modificam a topologia de equilíbrio do campo magnético e conduzem a instabilidades magnetoidrodinâmicas as quais podem levar, em casos extremos, a uma total perda de confinamento. Instabilidades de pequena escala (turbulência) com origem em gradientes de densidade e temperatura, os quais impedem o plasma de atingir um equilíbrio termodinânmico, causam um forte transporte de partículas e energia. É importante conhecer tão bem quanto possível todos os parâmetros do plasma involvidos numa dada experiência por forma a prevenir disrupções, mitigar o transporte e escolher os parâmnetros correctos para operar a máquina e manter o cenário de operação desejado. Devido ás altas temperaturas, o contacto directo entre os dispositivos de medida e o plasma não é possível excepto na periferia, com brevidade, usando sondas. Assim, outros métodos de diagnóstico, quer passivos quer activos, têm de ser usados. De entre eles conta-se a reflectometria de microondas, introduzida como diagnóstico nos anos 80 e actualmente presente na maioria dos grandes dispositivos experimentais. Desde o seu aparecimento até `a actualidade a reflectometria fez enormes avanços no seu suporte físico, suporte lógico, para processamento de dados e interpretação de resultados e no entendimento geral dos processos involvidos. A reflectometria, tradicionalmente usada para medir perfis de densidade electrónica e turbulˆencia encontra novas e excitantes aplicações na localização de actividade MHD central, medidas de rotação do plasma (usando Doppler) e representação gráfica de turbulências. Uma ferramenta de auxílio importante para o progresso da reflectometria é a simulação numérica a qual pode ser usada no desenvolvimento de novos diagnósticos ou técnicas de reflectometria, estimar as suas capacidades de medida, determinar os requesitos de uso ou avaliar métodos de processamento de sinal. Neste trabalho apresentamos o desenvolvimento de um código bidimensional de onda completa, para a simulação de reflectometria, apropriado a diferentes tipos de reflectómetros numa extensa variedade cenários de plasma e geometrias. No Capítulo 1, introduzimos o tópico de fusão nuclear por modo a familiarizar o leitor com o contexto do trabalho e apresentar (ou relembrar) os processos básicos envolvidos na propagação de ondas, em particular propagação guiada e propagação num plasma. Com estas linhas orientadoras, o diagnóstico de reflectometria é explicado. No Capítulo 2, é apresentada uma descrição abrangente do código, incluindo a escolha da técnica numérica e das suas características, a implementação da propagação guiada e das antenas, o modelo de plasma, condições fronteiras, detecção do sinal e ferramentas de processamento. A validação do código é feita e as opções tomadas confirmadas. Simulações usando o código, modelos e ferramentas auxiliares aparecem no Capítulo 3, onde a correcção do código é verificada com a validação de alguns princípios básicos, que certificam o seu uso em simulações mais específicas versando assinaturas de modos coerentes e reflectometria Doppler. Conclusões e discussão encerram esta dissertação no Capítulo 4. |