Herramientas para el control del plasma en reactores tokamak de fusión nuclearintegración astra-matlab y control en tiempo real

Abstract

El objetivo de esta tesis es el desarrollo de herramientas que contribuyan a resolver los diversos problemas de control que todavía existen en los reactores de fusión nuclear tipo tokamak con el fin de conseguir hacer de la fusión nuclear una fuente de energía comercialmente rentable que permita abastecer la creciente demanda energética mundial. En este sentido, por un lado se desarrolló una herramienta que se integra el código ASTRA en el entorno Matlab-Simulink que permite realizar un rápido prototipado de controladores. Utilizando como ejemplos ilustrativos un PID y un SMC se puede observar como esta integración facilita un estudio más cómodo, rápido y profundo de los distintos esquemas de control disponibles para seleccionar el más apropiado en cada caso antes de su implementación sobre un tokamak real. Por otro lado, dada la necesidad de lograr un control de los parámetros del plasma en tiempo real, se han desarrollado varios observadores que permiten obtener los valores de la beta poloidal y la inductancia interna del plasma en tiempo real. La implementación de estos observadores, cuyos algoritmos se basan en una combinación de medidas diamagnéticas con medidas de los sensores magnéticos y los lazos de flujo, se ha llevado a cabo en el entorno Matlab-Simulink con el fin de introducirlos en el sistema de control en tiempo real instalado en el TCV. Los experimentos llevados a cabo en el TCV han permitido comprobar la aplicabilidad de estos observadores para lograr un control en tiempo real de los parámetros de interés.