One of the challenges that magnetic confinement fusion faces is achieving extreme temperatures inside the reactors. Absorption of electromagnetic waves in the ion cyclotron range of frequencies (ICRF) has demonstrated efficient plasma heating in present-day tokamak experiments and it is one of the three auxiliary heating methods foreseen for the International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Therefore, the study of different heating schemes using ICRF waves is of utmost interest to optimize the fusion performance. The present thesis is focused in the computational assessment of plasma heating using ICRF waves and neutral beam injection (NBI) using the PION code. A strong emphasis is given to the physics behind these heating mechanisms and how they affect the fusion performance. This project has been carried out in the context of the present deuterium (D) campaign that is being performed at the Joint European Torus (JET) experimental reactor in preparation for the next deuterium-tritium (D-T) campaign DTE2, which is planned to begin in 2021. The results presented in this thesis consist of two parts. In the first part we model several D plasma discharges carried out at JET and we assess the role of different heating characteristics in the fusion yield in pure D plasmas. The second part of this project is focused on the extrapolation of a high performance plasma discharge to a 50%:50% D-T scenario. A comparison of the heating characteristics with pure D plasmas is provided, and special attention is given to the resulting fusion yield.
Uno de los retos que afronta la fusión por confinamiento magnético es conseguir temperaturas extremas dentro de los reactores. La absorción de ondas electromagnéticas en el rango de frecuencias de ciclotrón de los iones (ICRF) ha demostrado ser un método eficiente para calentar el plasma en experimentos actuales de tokamaks. Por lo tanto, el estudio de diferentes esquemas de calentamiento con ondas ICRF es de especial relevancia para optimizar el rendimiento de la fusión. Este trabajo se centra en el análisis computacional del calentamiento del plasma con ondas ICRF y neutral beam injection (NBI) mediante el código PION. Se ha dado énfasis en la física detrás los mecanismos de calentamiento y cómo afectan al rendimiento de la fusión. Éste proyecto se ha llevado a cabo en el contexto de la presente campaña de plasmas de deuterio (D) en el reactor experimental Joint European Torus (JET) en preparación para la siguiente campaña de plasmas de deuterio-tritio (D-T), DTE2, prevista para 2021. Los resultados de éste trabajo se han presentado en dos partes. En la primera, se modelan varias descargas de plasma de D que han tenido lugar en JET y analizamos el rol del calentamiento en la potencia obtenida por fusión en plasmas de D. La segunda parte del proyecto consiste en la extrapolación de una descarga de alto rendimiento a un escenario de 50%:50% D-T, donde se compara el calentamiento con los plasmas de D y se analiza la potencia equivalente obtenida por fusión.
Un dels reptes que afronta la fusió per confinament magnètic és aconseguir temperatures extremes dins dels reactors. L'absorció d'ones electromagnètiques en el rang de freqüències de ciclotró dels ions (ICRF) ha demostrat ser un mètode eficient per escalfar el plasma en experiments actuals de tokamaks. Per tant, l'estudi de diferents esquemes d'escalfament amb ones ICRF és d'especial rellevància per optimitzar el rendiment de la fusió. Aquest treball se centra en l'anàlisi computacional de l'escalfament del plasma amb ones ICRF i neutral beam injection (NBI) mitjançant el codi PION. S'ha donat èmfasi en la física darrere els mecanismes d'escalfament i com afecten el rendiment de la fusió. Aquest projecte s'ha dut a terme en el context de la present campanya de plasmes de deuteri (D) en el reactor experimental Joint European Torus (JET) en preparació per a la següent campanya de plasmes de deuteri-triti (D-T), DTE2, prevista per 2021. els resultats d'aquest treball s'han presentat en dues parts. En la primera, es modelen diverses descàrregues de plasma de D que han tingut lloc en JET i analitzem el paper de l'escalfament en la potència obtinguda per fusió en plasmes de D. La segona part de el projecte consisteix en l'extrapolació d'una descàrrega d'alt rendiment a un escenari de 50%: 50% D-T, on es compara l'escalfament amb els plasmes de D i s'analitza la potència equivalent obtinguda per fusió.
