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PROGRAMMA DI RICERCA 2006
italiano - english
Unità di Ricerca
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Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Ingegneria industriale e dell'informazione
Classificazione brevettuale
- ELECTRICITY
- ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- PLASMA TECHNIQUE (fusion reactors G21B; ion-beam tubes H01J27/00; magnetohydrodynamic generators H02K44/08; producing X-rays involving plasma generation H05G2/00); PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS (obtaining neutrons from radioactive sources G21, e.g. G21B, G21C, G21G); PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS (atomic clocks G04F5/14; devices using stimulated emission H01S; frequency regulation by comparison with a reference frequency determined by energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles H03L7/26)
- ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- PHYSICS
- CONTROLLING; REGULATING (specially adapted to a particular field of use, see the relevant place for that field, e.g. A62C37/00, B03B13/00, B23Q)
- CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS (fluid-pressure actuators or systems acting by means of fluids in general F15B; valves per se F16K; characterised by mechanical features only G05G; sensitive elements, see the appropriate subclass, e.g. G12B, subclass of G01, H01; correcting units, see the appropriate subclass, e.g. H02K)
- CONTROLLING; REGULATING (specially adapted to a particular field of use, see the relevant place for that field, e.g. A62C37/00, B03B13/00, B23Q)
Classificazione geografica
- Regione: Lazio
Bibliografia
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Parole Chiave
FUSIONE TERMONUCLEARE CONTROLLATA, INGEGNERIA DEL PLASMA, MODELLISTICA DEL PLASMA, CONTROLLO DEL PLASMA, RESISTIVE WALL MODES, MODI NON ASSIALSIMMETRICI, INSTABILITA' DEL PLASMAModellistica e controllo di Resistive Wall Modes in dispositivi toroidali per la fusione termonucleare controllata in presenza di conduttori tridimensionali
Università degli Studi di CassinoAbstract
La dinamica del plasma in dispositivi toroidali per la fusione termonucleare controllata a confinamento magnetico può essere caratterizzata, in molte situazioni di particolare interesse sperimentale, dalla presenza di modi di evoluzione instabili, ossia esponenzialmente crescenti.Per permettere una efficace operazione di tali dispositivi, è necessario pertanto operare una stabilizzazione attiva (ossia mediante attuatori esterni appositamente comandati) di tali modi.
Allo stato attuale, ottimi risultati sono stati ottenuti nella stabilizzazione del cosiddetto modo n=0 (n essendo l'ordine di armonica toroidale di uno sviluppo in serie di Fourier della perturbazione), corrispondente ad una evoluzione assialsimmetrica del plasma.
Questi risultati sono stati ottenuti in buona parte grazie ad una accurata modellistica del sistema, che ha permesso il progetto di adeguati sistemi di controllo che sfruttassero al meglio le potenzialità degli attuatori disponibili.
La situazione, riguardo ai modi n diverso da zero (modi non assialsimmetrici) è meno assestata. Specificamente, sia per i dispositivi esistenti che per quelli in fase di progetto, è particolarmente sentito il problema dei cosiddetti Resistive Wall Modes (RWM), che sono modi di evoluzione non assialsimmetrici, tipicamente a basso valore di n, che possono diventare instabili in determinate situazioni.
Esistono a tal proposito diversi approcci modellistici, ciascuno con alcune >>>
Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Fabio Villone Università degli Studi di CASSINOObiettivo del Programma di Ricerca
La dinamica del plasma in dispositivi toroidali per la fusione termonucleare controllata a confinamento magnetico può essere caratterizzata, in molte situazioni di particolare interesse sperimentale, dalla presenza di modi di evoluzione instabili, ossia esponenzialmente crescenti.Per permettere una efficace operazione di tali dispositivi, è necessario pertanto operare una stabilizzazione attiva (ossia mediante attuatori esterni appositamente comandati) di tali modi.
Ciò è senz'altro importante per i dispositivi attualmente operanti, ma è addirittura cruciale per quelli allo stato di progetto (come ad esempio il tokamak ITER), che sono da molti punti di vista ai limiti delle attuali tecnologie.
Allo stato attuale, ottimi risultati sono stati ottenuti nella stabilizzazione del cosiddetto modo n=0 (n essendo l'ordine di armonica toroidale di uno sviluppo in serie di Fourier della perturbazione), corrispondente ad una evoluzione assialsimmetrica del plasma.
Questi risultati sono stati ottenuti in buona parte grazie ad una accurata modellistica del sistema, che ha permesso il progetto di adeguati sistemi di controllo che sfruttassero al meglio le potenzialità degli attuatori disponibili. Per inciso, l'efficace stabilizzazione del modo n=0 ha permesso non solo la corretta operazione del sistema, ma anche il raggiungimento di obiettivi altrimenti non ottenibili per quanto riguarda il controllo della forma del plasma (che a sua volta ha >>>
Durata
24 mesiBase di partenza scientifica nazionale o internazionale
La dinamica dei plasmi di interesse fusionistico è convenientemente descritta dalle equazioni MHD (magneto-hydro-dynamics). Tali equazioni prevedono, in determinate situazioni, l'esistenza di diversi modi di evoluzione instabili [1,2]. La scala di tempo di queste instabilità (growth time) è tipicamente molto breve, ossia attorno al cosiddetto tempo di Alfven, che è dell'ordine dei microsecondi per i dispositivi di interesse fusionistico attualmente operanti o in fase di progetto.Ciò significa che, in assenza di azioni correttive, una qualsiasi perturbazione che sposti il plasma da una posizione di equilibrio viene esponenzialmente amplificata, portando rapidamente alla terminazione dell'esperimento.
Queste scale di tempo così brevi per l'evoluzione dell'instabilità rendono impossibile qualsiasi azione correttiva che tenda a controllarla attivamente. Fortunatamente, circondando il plasma di strutture conduttrici sufficientemente vicine, si riesce a rallentare significativamente il growth time. Infatti, ogni perturbazione del plasma dovuta ad una di queste instabilità induce in tali strutture conduttrici delle correnti parassite, che per loro natura tendono a contrastare l'instabilità stessa. Questo effetto stabilizzante cessa sulla scala di tempo su cui le correnti indotte decadono; ciò spiega intuitivamente perché il growth time viene riportato sui tempi elettromagnetici caratteristici delle strutture passive [3], che sono >>>



