O TCABR é um tokamak de pequeno porte, localizado no Instituto de Física da Universidade de São Paulo, no Brasil. Ele está passando por um processo de melhorias, cujo objetivo principal é a instalação de um conjunto de bobinas capazes de suprimir modos de instabilidade produzidos no plasma em regime de alto confinamento. As melhorias também incluem a instalação de ladrilhos de grafite e um sistema de aquecimento, conhecido como sistema de baking, cujo objetivo é aquecer a câmara de vácuo do tokamak para remover impurezas de seu interior e melhorar a qualidade do plasma. Contudo, a câmara do TCABR não foi projetada com o baking em mente, e as tensões de origem térmica produzidas durante o processo podem danificar sua estrutura. Este trabalho analisa se um sistema de baking utilizando aquecimento ôhmico poderia ser instalado na câmara de vácuo do TCABR sem o risco de haver danos estruturais. Um modelo analítico de transferência de calor foi desenvolvido para estimar os fluxos de calor necessários para aquecer a câmara e os ladrilhos de grafite à temperatura de 200 ºC. Também foram desenvolvidos modelos térmicos e estruturais com base no método dos elementos finitos, utilizando o software ANSYS Workbench®. Eles foram resolvidos nos regimes permanente e transiente, com formas distintas de aquecimento da câmara. Utilizou-se um acoplamento unidirecional entre modelos, do térmico ao estrutural, para incluir os efeitos do campo de temperaturas resultante do modelo térmico na análise estrutural. Os efeitos da gravidade e diferença de pressão também foram incluídos. A norma técnica Boiler and Pressure Vessel Code, da ASME, foi utilizada para se avaliar as tensões resultantes dos modelos. Observou-se pelos resultados que a forma como o calor é fornecido à câmara, em função do tempo, e a distribuição geométrica dos elementos aquecedores exercem grande influência nas tensões produzidas. Em todos os casos as tensões atuantes na câmara estiveram abaixo do limite definido pela norma técnica, mas as tensões em outros componentes alcançaram valores acima do limite de escoamento de seu material. Seria necessário um novo

TCABR is a small-sized tokamak located at the Physics Institute of the University of São Paulo, in Brazil. It is planned to undergo an extensive upgrade, its main purpose being the installation of a coil set capable of suppressing instabilities in high confinement mode plasmas. The upgrade also includes a set of graphite tiles and a heating system, also known as baking system. Its goal is to heat the tokamaks vacuum vessel inner walls in order to release impurities and improve plasma quality. However, this tokamak was not designed considering baking as a possible wall conditioning technique, and the thermal stresses produced during the process might damage its structure. This work analyzes whether a baking system with ohmic heating could be installed on TCABRs vacuum vessel without the risk of causing structural damage. An analytical heat transfer model was developed to estimate the heat fluxes required to heat the vessel and graphite tiles to 200 ºC. Thermal and structural models were developed using the finite element method software ANSYS Workbench®. They were solved in the permanent and transient states, with different baking system setups and heating methods. The temperature fields from the thermal models were used to calculate the thermal stresses in the structural models, along with the effects of gravity and vacuum pressure, through a one-way coupling between models. The ASME Boiler and Pressure Vessel Code was used to evaluate the magnitude of stresses produced on the models. It was found that the heating functions used for the baking system, as well as the spatial distribution of heating elements, exert great influence on the resulting stresses. In all models the stresses produced in the vacuum vessel by the baking process were below the limit defined by the ASME stress code, but the stresses on other components surpassed their materials yield strength. A redesign of these components would be necessary to remove their stress concentration regions.