Ricerca sulla fisica dei plasmi e della fusione termonucleare a Padova

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1 Ricerca sulla fisica dei plasmi e della fusione termonucleare a Padova Tommaso Bolzonella A nome dei colleghi del Consorzio RFX e del Centro Ricerche Fusione

2 Un breve inquadramento storico Lo studio del confinamento magnetico di plasmi inizia a Padova negli anni con un piccolo gruppo universitario, nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica e con la collaborazione del Dipartimento di Fisica. I promotori sono Giovanni Someda e Antonio Rostagni. Negli anni 70 il gruppo diventa un Centro di Ricerca del CNR. Negli stessi anni il gruppo inizia a sviluppare e operare esperimenti di confinamento magnetico in configurazione Reversed Field Pinch: Eta-Beta I (1974), Eta-Beta II (1980), RFX (1992), poi RFX-mod (2004). Nel 1996 viene constituito il Consorzio RFX, avente come membri ENEA, CNR, Università di Padova e Acciaierie Venete. INFN entra a far parte Consorzio RFX nel Le attività dell Università di Padova nel campo dei plasmi da fusione sono coordinate dal Centro Ricerche Fusione.

3 Il Consorzio RFX: Esperimento RFX-mod: fisica RFP e tokamak Circa 150 dipendenti 80 ricercatori (fisici/ingegneri) ITER NNBI R&D facility Broader Approach JT60-SA, IFMIF Formazione Altre atttività ITER & tokamak

4 Il Centro Ricerche Fusione dell Università di Padova Già centro interdipartimentale, dal febbraio 2013 il Centro Ricerche Fusione è diventato uno dei nuovi Centri di Ateneo dell Università di Padova. Cinque sono le sue finalità: 1. promuovere e coordinare e svolgere studi e ricerche di base nel campo della fusione termonucleare controllata, quale fonte di energia, e in generale della fisica e tecnologia dei plasmi; 2. partecipare alle attività di ricerca del Consorzio RFX; 3. progettare, sviluppare e realizzare nuove metodologie, apparecchiature e impianti finalizzati alle attività di ricerca; 4. favorire l interazione tra dipartimenti universitari, istituti di ricerca ed altri organismi che operano nel campo della fusione; 5. infine, curare la formazione di giovani ricercatori.

5 Fisica dei plasmi e del loro confinamento magnetico Il plasma è un sistema intrinsecamente complesso, dove strumenti di tipo statistico (equazione di Vlasov) e di tipo fluido (equazioni della MagnetoIdroDinamica, MHD) si devono integrare. Confinare e controllare le reazioni di fusione delle stelle negli spazi di laboratori terrestri è una delle sfide più ambiziose per la fisica e per la tecnologia dei nostri tempi.

6 Fisica sperimentale sui plasmi: sviluppo diagnostiche High Resolution Thomson Scattering per JET Il calorimetro diagnostico per SPIDER I plasmi di interesse termonucleare costituiscono un sistema dove le misure delle grandezze di interesse (densità, temperatura ionica e elettronica, campo magnetico, ) sono non banali. Presso il gruppo di Padova si disegnano, sviluppano e realizzano sistemi diagnostici per RFX-mod, JET (EU), JT-60SA (EU-JA), ITER. Un attenzione particolare è rivolta ai sistemi diagnostici legati alla test facility del sistema di iniezione di neutri per ITER (MITICA).

7 Fisica sperimentale sui plasmi: operare RFX-mod RFX-mod è il maggior esperimento di tipo Reversed Field Pinch al mondo. Il plasma e contenuto in un toro con raggio minore di 0.46 m e raggio maggiore di 2m. Può operarare anche in configurazione tokamak. Esperimenti su equilibrio, stabilità e controllo MHD del plasma. Studi sperimentali su trasporto di energia e particelle, microinstabilità, fenomeni turbolenti nei plasmi. Fisica dell interazione plasma-parete, materiali.

8 Fisica teorica e numerica sui plasmi Campo e potenziale elettrostatico in uno statio RFP stazionario a singola elicità Accelerazine e focalizzazione di un beamlet in MITICA Studi teorici (in gran parte numerici )su: Magnetoidrodinamica non-lineare 3-dimensionale; Proprietà caotiche e ordinate di stati RFP elicoidali; Microturbolenza, simulazioni non-lineari girocinetiche e girofluide; Modellazione di controllo in feedback di instabilità MHD; Modellazione della fisica del fascio di ioni e particelle in MITICA

9 Contributi ad attività internazionali Sperimentazione su facilities internazionali: ASEDX-Upgrade (D), JET (EU), DIII-D (US), MST (US), Collaborazione alla realizzazione di ITER. Collaborazione al Broader Approach: JT-60SA, IFMIF-EVEDA (INFN) Accelerazine e focalizzazione di un beamlet in MITICA INFN sviluppa un Radio Frequency Quadrupole (RFQ) per IFMIF/EVEDA. Figure da:

10 Contatti e Formazione WEB: Antonio Buffa: antonio.buffa@igi.cnr.it Piero Martin: piero.martin@igi.cnr.it Marco Cavenago: marco.cavenago@lnl.infn.it (BEAM4FUSION) Andrea Pisent: Andrea.Pisent@lnl.infn.it (IFMIF-EVEDA) 1 insegnamento per la Laurea in Fisica: Fondamenti di Fisica dei Plasmi G. Serianni 2 insegnamenti per la Laurea Magistrale in Fisica: Fisica della Fusione Nucleare ed Applicazioni dei Plasmi E. Martines Fisica dei Fluidi e dei Plasmi T. Bolzonella Dottorati: Joint Research Doctorate (Dottorato internazionale a titolo congiunto)and European Interuniversity Doctoral Network in Fusion Science and Engineering FUSION-DC - International Doctoral College in Fusion Science and Engineering (Erasmus Mundus azione 1 - Dottorati di ricerca con la partecipazione dell'università di Padova)