Study, analysis, design and diagnostics of plasma and beam facing components of fusion devices

Gli iniettori di neutri sono e saranno il principale sistema di riscaldamento nelle macchine da fusione. La modellazione numerica gioca un ruolo fondamentale nel predirne le prestazioni ed ottimizare il suo funzionamento, ed un buon design nella fisica e ingegneria può essere raggiunto solo tramite un apporoccio integrato tra i due. Nei tre anni trascorsi, ho svolto la mia attività di ricerca presso il Consorzio RFX, dovesarà installato e testato il più grande iniettore di neutri al mondo, ed il suo design è in corso. Questa tesi di dottorato ha affrontato aspetti critici per il design e le operazioni di questa tipologia di iniettori. Poiché le dinamiche di accelerazione e trasporto del fascio di particelle sono dominate dalla presenza di gas residuo, ho sviluppato un codice robusto ed affidabile per simulare la sua distribuzione e flusso nei sistemi di alto vuoto; questo argomento è strettamente legato alle caratteristiche ed il design della cella di gas dove il fascio deve venire neutralizzato prima di raggiungere il plasma da fusione, di cui ho sviluppato il final design ed ho eseguito le verifiche termomeccaniche, che presentano tutte le difficoltà di componenti affacciati ad un fascio di particelle ad alta energia. Altri aspetti hanno riguardato lo studio di componenti e diagnostiche del fascio. Vengono trattati lo sviluppo e l’applicazione di metodi e modelli, e la loro eventuale validazione sperimentale; i risultati sono valutati nella prospettiva di un uso pratico nella ingegneria degli iniettori di neutri.