Título
Estudio de actividad MHD mediante bobinas Mirnov en el tokamak esférico MEPHIST-0
Motivación
El tokamak esférico MEPHIST-0 (R/a ≈ 1.9) representa una geometría alternativa a los tokamaks convencionales como GOLEM o EAST. Las fluctuaciones magnéticas medidas por las bobinas Mirnov instaladas dentro de la cámara de vacío, se registran como señales que contienen información crucial sobre inestabilidades MHD que afectan la calidad del confinamiento y la duración de las descargas. Este proyecto busca caracterizar la actividad MHD de MEPHIST-0 y correlacionándola con los parámetros de operación y la calidad de las descargas documentadas (ref: Marcelo Guaquel).
Objetivos
• Comprender el diagnóstico Mirnov en MEPHIST-0: Estudiar la disposición geométrica de las bobinas, su principio de funcionamiento, y sus limitaciones técnicas.
• Procesar señales magnéticas: Desarrollar scripts para leer, visualizar y analizar las señales de las bobinas Mirnov sincronizadas con el resto de los diagnósticos.
• Generar espectrogramas de actividad MHD: Para cada descarga de la campaña 2026, producir espectrogramas (frecuencia vs. tiempo) que revelen la presencia de modos coherentes y su evolución temporal.
• Identificar y clasificar modos MHD: Detectar frecuencias dominantes, determinar su duración, y clasificar tentativamente el tipo de modo (ej: modos tearing, modos kink, actividad de borde) basado en la literatura y en la experiencia de GOLEM (ref: Theo Reinoso).
• Correlacionar con parámetros de operación: Usando el catálogo de descargas (gas, Ip_max, duración, presión), buscar correlaciones sistemáticas de actividad MHD con otros parámetros.
• Complementar observaciones con cámara rápida: Comparar intervalos de actividad MHD con las imágenes de la cámara rápida, y determinar si modos MHD coinciden con movimientos visibles del plasma.
Calendario
| marzo | W1 – W4 | 📚 Revisión de literatura: plasmas, tokamaks, MEPHIST, diagnósticos (magnéticos, bobinas de Mirnov), MHD. |
| W2 – W4 | 💻 Explorar visualizador de datos (Github) y plataforma MEPHIST. Familiarización con datos de bobinas Mirnov y cámara rápida. | |
| W4 | 🗨️ [14.30] Presentar términos clave nuevos, configuración de bobinas Mirnov en MEPHIST-0 y ejemplo de datos de bobinas Mirnov. 📩 Entregables: (1) Términos clave nuevos con explicaciones / definiciones, (2) Gráficos de ejemplo de señales Mirnov. |
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| abril | W1 – W2 | 💻 Sincronizar señales crudas de Mirnov (dB/dt) junto con Ip (Rogowski) y H-alpha. |
| W1 – W2 | 📚 Profundizar en tipos de modos MHD (tearing, kink, actividad de borde). | |
| W1 – W4 | 💻 Espectrogramas: Implementar función para generar espectrogramas. Probar en descargas de prueba. Optimizar parámetros (tamaño de ventana, solapamiento). | |
| W4 | 🗨️ [14.30] Presentación de avance: Mostrar scripts funcionando. Presentar espectrogramas de al menos 3 descargas, con primeras observaciones: ¿hay frecuencias coherentes? ¿en qué fase de la descarga aparecen? 📩 Entregables: (1) Scripts de espectrogramas subidos a repositorio GitHub, (2) Figuras de espectrogramas de 3 descargas con primeras observaciones. |
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| mayo | W1 – W4 | 🔬 Procesamiento de datos: Generar espectrogramas para todas las descargas de la campaña 2026. Crear una tabla o base de datos que registre para cada descarga: presencia/ausencia de modos, frecuencias dominantes, duración de los modos, fase de la descarga donde aparecen. |
| W1 – W4 | 📊 Primeras correlaciones: Usando el catálogo de descargas, buscar tendencias. ¿Hay diferencia entre H y Ar? ¿Las descargas más largas tienen más/menos modos? | |
| W1 – W4 | 📝 Preparar primeras secciones de informe final: motivación, introducción y configuración experimental. | |
| W4 | 🗨️ [14.30] Presentar tabla resumen de todas las descargas. Presentar tablas/gráficos de correlación. Discutir propuesta de experimentos para junio, justificada en los datos. 📩 Entregables: (1) Tabla completa con clasificación de modos por descarga, (2) Gráficos de correlación. |
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| junio | W1 – W3 | ⚡ Desarrollo de propuesta de nuevos experimentos y realización de experimentos. |
| W1 – W3 | 📝 Preparar borrador de informe final: resultados, análisis y conclusiones. | |
| W2 – W4 | 📈 Procesar nuevas descargas con metodología usada en mayo. Incorporarlas a la tabla general y al análisis de correlaciones. | |
| W4 | 👨🏫 [14.30] Práctica de presentación final (15 min). 📩 Entrega de informe final de práctica (29 de junio) |
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| julio | W1 – W2 | 👨🏫 [13-14 de junio] Presentación final (fecha exacta a confirmar). 📩 Entrega de diapositivas, figuras y conclusiones principales y propuestas a futuro. |
Preguntas guía
• ¿Qué hace que un tokamak sea esférico? ¿Cuál es el aspect ratio de MEPHIST-0 y cómo se compara con un tokamak convencional?
• ¿Qué ventajas y desventajas teóricas tiene un tokamak esférico respecto al confinamiento y la estabilidad MHD?
• ¿Qué es una bobina Mirnov y qué principio físico utiliza? ¿Qué mide exactamente?
• ¿Cómo se relaciona la señal de una bobina Mirnov con las inestabilidades del plasma?
• ¿Cómo afectan las inestabilidades al confinamiento y a la duración de la descarga? ¿Por qué?
• ¿Cómo se construye un espectrograma? ¿Qué tamaño de ventana usas y por qué?
• ¿Cómo identificamos si una frecuencia es coherente (modo) o es solo ruido?
• ¿Las descargas con hidrógeno muestran actividad MHD diferente a las de argón? Si sí, ¿por qué podría ser?
• ¿La actividad MHD es más intensa al inicio, durante el plateau, o en la terminación de la descarga?
• ¿Hay correlación entre la presencia de impurezas y la aparición de modos MHD?
• ¿Las descargas que alcanzan mayor Ip o mayor duración tienen menos actividad MHD? ¿Es causal o correlacional?
• ¿Hay diferencias esperadas entre un tokamak convencional (GOLEM) y uno esférico (MEPHIST) en términos de estabilidad MHD?
• ¿Qué limitaciones tiene tu análisis? ¿Qué se podría mejorar en una futura campaña?
• ¿Qué implican estos resultados para la operación de futuros reactores como ITER?