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- Advanced modeling of plasma-cathode interaction in vaccum and unipolar arcsPublication . Kaufmann, Helena Teresa da Costa; Benilov, Mikhail S.; Cunha, Mário DionísioEste trabalho Ø dedicado modelaªo da interacªo plasma-cÆtodo em descargas de arco em vÆcuo e em descargas de arco unipolares. Pela primeira vez foi desenvolvido um modelo numØrico detalhado de manchas catdicas solitÆrias em descargas de arco em vÆcuo. O modelo leva em conta todos os mecanismosrelevantesdosfenmenosfsicosdemanchascatdicas: obombardeamento dasuperfciedocÆtodoporiıesprovenientesdeumplasma prØ-existente; avaporizaªo do material do cÆtodo na mancha, a ionizaªo deste material vaporizado e a interacªo do plasma produzido com o cÆtodo; desenvolvimento do efeito de Joule no interior do cÆtodo; fusªo do material do cÆtodo e movimento do metal fundido sob o efeito da pressªo exercida pelo plasma e da fora de Lorentz; a deformaªo da superfcie fundida do cÆtodo; a formaªo de crateras e jactos de metal fundido; a ejecªo de gotas. Os resultados da modelaªo permitem identicar as diferentes fases da vida de uma mancha solitÆria. A emissªo de electrıes da superfcie do cÆtodo e o transporte de calor por convecªo sªo os mecanismos dominantes de arrefecimento na mancha catdica, limitando deste modo a temperatura mÆxima possvel no cÆtodo. A formaªo de crateras na superfcie do cÆtodo ocorre sem explosıes, seguida da formaªo de um jacto de metal fundido e da ejecªo de uma gota. Os resultados da modelaªo sªo concordantes com estimativas efectuadas para diferentes mecanismos de erosªo do cÆtodo, com base nos dados experimentais relativos erosªo em cÆtodos de cobre de descargas de arco em vÆcuo. A fase inicial de uma descarga de arco unipolar em condiıes relevantes para a fusªo nuclear em reactores tokamak foi investigada no mbito do modelo detalhado de manchas catdicas solitÆrias em descargas de arco em vÆcuo. Mais concretamente, a interacªo de um uxo intenso de energia com uma placa de tungstØnio imersa num plasma de hØlio e a correspondente transferŒncia de corrente foi estudada em condiıes baseadas em experiŒncias laboratoriais. Uma vez que o arco Ø de natureza unipolar, a transferŒncia de corrente fora da mancha Ø tida em consideraªo no modelo utilizado e a variaªo da diferena de potencial entre o plasma e a placa Ø avaliada a partir da condiªo de corrente total nula transferida para a placa a cada instante. Os resultados da modelaªo revelam a formaªo de uma cratera, mas sem a formaªo de um jacto de metal fundido ou a ejecªo de uma gota. A modelaªo Ø realizada para diferentes condiıes e demonstra-se que Ø necessÆrio ter em consideraªo a limitaªo da corrente terminica de electrıes pela banha de carga de espao.