Desarrollo de un código de centro de giro para estudio de transporte en reactores de fusión nuclear

Los códigos de partículas utilizados en el área de física de plasmas simulan el movimiento que realiza una partícula cargada en un campo electromagnético determinado. Se dividen en dos grandes categorías, los códigos de ´orbita completa (OC) y los de centro de giro (CG). Los primeros resuelven la trayectoria real que describe una partícula mientras que los segundos calculan exclusivamente el movimiento de su centro de giro. Más allá de la pérdida de precisión con relación a la posición de la partícula, la ventaja de los códigos CG se establece en el hecho de que son menos demandantes computacionalmente. En este trabajo se desarrolló un código CG con un operador de colisiones elásticas que tiene la capacidad de ser ejecutado en procesadores gráficos. Con este objetivo, se utilizó una versión sin colisiones previamente elaborada por Aguirre [8] sobre la cual se¿ implementó un operador de colisiones elásticas de acuerdo al cálculo teórico de Chen [9], posibilitando las colisiones entre las partículas simuladas y un plasma de fondo compuesto por distintas especies. El código CG fue sometido a distintas etapas de validación, en las cuales se recurrió a un código OC realizado por Clauser y denominado FOCUS [6] a modo de comparación. Todos los resultados obtenidos verificaron el correcto funcionamiento del código CG y su operador de colisiones elásticas. Por lo tanto, el mismo se empleó para estudiar la variación en el tiempo de la energía y el pitch de un conjunto de partículas determinado con condiciones iniciales arbitrarias. Además, se aseguró la compatibilidad entre ambos códigos, en vista de poder combinarlos en una versión CG-OC en el futuro. Finalmente, se analizó la distribución de frenamiento de una población de partículas α nacidas de fusión en un plasma con los parámetros de ITER [10]. La evolución temporal observada coincidió con los resultados de FOCUS y se demostró la ventaja del código CG con respecto a los tiempos de cómputo