MEDICIÓN DE RADIOFRECUENCIA MEDIANTE ANTENAS PARA DIAGNÓSTICO COMPLEMENTARIO EN DISPOSITIVOS PLASMA FOCO

Abstract

En este documento se presenta el trabajo realizado por el autor en el marco de la tesis para optar al grado de magı́ster en ciencias de la ingenierı́a eléctrica titulada ”Medición de radiofrecuencia mediante antenas para diagnóstico complementario en dispositivos plasma foco”. Dicho trabajo consistió en una colaboración entre el Departamento de Ingenierı́a Eléctrica, en particular el laboratorio de alta tensión LIDAT, de la Universidad Técnica Federico Santa Marı́a Campus San Joaquı́n y el laboratorio de plasma y fusión nuclear de la Comisión Chilena de Energı́a Nuclear. En especı́fico, la labor experimental fue realizada en dependencias de este último laboratorio y utilizando uno de los dispositivos de plasma pulsado disponibles. En esta tesis se estudia la medición con antenas de los pulsos electromagnéticos emitidos por el dispositivo de plasma pulsado denominado plasma foco, con el fin de realizar un diagnóstico de su operación de manera remota y no invasiva. En estos dispositivos se produce un plasma denso de alta temperatura a través de una compresión z-pinch, que genera las condiciones para la emisión de radiación electromagnética de alta energı́a, como rayos X, y haces de partı́culas, electrones e iones positivos. Adicionalmente, se pueden producir neutrones si se usa deuterio como gas de trabajo, los cuales son evidencia de que reacciones de fusión nuclear han ocurrido. La duración del plasma denso es corta, en el orden de nanosegundos, por lo que los productos de la descarga se emiten de forma pulsada. Debido a que en esta descarga los fenómenos son transitorios y además exhiben un comportamiento no lineal, en el circuito eléctrico que energiza al dispositivo se generan las condiciones para la emisión de radiación electromagnética desde los conductores eléctricos del dispositivo, es decir, un pulso electromagnético que se puede detectar en el rango de radiofrecuencia. Indirectamente este pulso está relacionado con la dinámica de la descarga que se desarrolla en el plasma foco, de esta forma se pueden aprovechar estos pulsos para caracterizar la descarga a distancia. El objetivo de esta tesis se centra en la medición de los pulsos electromagnéticos con antenas y la relación que tienen con otros diagnósticos usados para el plasma foco: medición de corriente y tensión, usando bobina Rogowski y divisor resistivo respectivamente, y medición de rayos X afuera de la cámara de vacı́o usando un sistema centellador-fotomultiplicador.