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PLASMA4BEAM

Responsabile Nazionale: M. Cavenago
Responsabile Locale: M. Cavenago

L'esperimento Plasma4beam (2017-2019) sviluppa sorgenti di ioni, trappole a gas tampone, tecniche di calcolo e misuratori per fasci ad alta intensita' e rivelatori di neutroni di interesse per il progetto ITER e altri reattori di fusione, o per il progetto SPES. L'esperimento a cui partecipano 5 strutture INFN (BA, LNL, LNF, MI e MIB) e' in stretta sinergia con il consorzio RFX (Padova) e il progretto PRIMA, che sviluppa l'iniettore di neutri per ITER (potenza nominale di fascio 40 MW cioe' 40 A ioni negativi / 1 MV per ciascun sistema).

Le attivita' si articolano in 5 filoni:

WP1: sviluppo della versatile sorgente di prova NIO1 (9 fascetti di ioni H- fino a 15 mA ciascuno e 60 kV, costruita su nostro progetto a finanziamento esterno).

WP2: Radiofrequency Cooler

WP3: sviluppo di rivelatori per neutroni a tripla GEM (su cui l'INFN ha competenze pregresse e diffuse); tali rivelatori hanno risposta temporale estramente rapida e possono dare informazioni sull'energia del neutrone e dunque sulla reazione di produzione.

WP4: sorgenti di ioni positivi (TRIPS e stile IFMIF).

WP5: teoria delle sorgenti e dei fasci H- ed elettroni (o H+) in condizioni di alta carica spaziale. Oltre all'utilizzo dei codici esistenti, e' stato prodotto un codice BYPO con nuove tecniche per superare l'errore di  granularita dei raggi tracciati (tipico dei programmi precedenti).  Inoltre sono state ottenute e pubbblicate alcune soluzioni analitiche (o semi analitiche) di problemi di carica spaziale, di accoppiamente radiofrequenza/sorgente e di trasporto in prossimita dello strato limite plasma/fascio. Constestualmente alle ricerche teoriche, sono stati costruiti piccoli modelli di generatori di generatori di plasma e di estrazione del fascio.

 


 

beam4fusion 1

 

Figura 1: Progetto della sorgente di ioni NIO1.

 

beam4fusion 2abeam4fusion 2ab

 

Figura 2: a) Schema della posizione di una GEM per verificare la superficie di impatto del fascio su un calorimetro adeguato, come per esempio un hypervapotron (TM)  b) Prototipo GEM per SPIDER.

 

beam4fusion 3

 

Figura 3: Simulazione di risultati per ione ed elettroni co-estratti (mostrati separatamente): A) elettrone con campo magnetico rimanente Br= 0.96 T (flusso di densità residua); B) H- ioni, con lo stesso Br; C) H- ioni, con campo magnetico Br=0.48 T; si noti il beam halo.

 

beam4fusion 4

 

Figura 4:  Fast Emittance Scanner

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