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
Padova, 13 Marzo 2014
Un breve inquadramento storico
Lo studio del confinamento magnetico di plasmi inizia a Padova
negli anni 1958-59 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 2005.
Le attività dell’Università di Padova nel campo dei plasmi da
fusione sono coordinate dal Centro Ricerche Fusione.
Padova, 13 Marzo 2014
Il Consorzio RFX:
Esperimento RFX-mod:
fisica RFP e tokamak
Broader Approach
JT60-SA, IFMIF
Circa 150 dipendenti
80 ricercatori
(fisici/ingegneri)
ITER NNBI R&D facility
Formazione
Altre atttività
ITER & tokamak
Padova, 13 Marzo 2014
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.
Padova, 13 Marzo 2014
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.
Padova, 13 Marzo 2014
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).
Padova, 13 Marzo 2014
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.
Padova, 13 Marzo 2014
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
Padova, 13 Marzo 2014
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: http://www.lnl.infn.it/~newweb/index.php/en/researchbutton-3/special-projects/99-special-projects/128-european-projects-ifmif
Padova, 13 Marzo 2014
Contatti e Formazione
WEB: www.igi.cnr.it
Antonio Buffa: [email protected]
Piero Martin: [email protected]
Marco Cavenago: [email protected] (BEAM4FUSION)
Andrea Pisent: [email protected] (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)
Padova, 13 Marzo 2014
