Physics of negative ion extraction and acceleration in neutral beam injectors

Gran parte del lavoro descritto in questa tesi è stato svolto presso il Consorzio RFX, dove è in corso di costruzione quello che diverrà il piu` grande laboratorio di prova del mondo dedicato agli iniettori di neutri. Questo impianto ospiterà due esperimenti, una sorgente di ioni ed un acceleratore completo, che rappresentano la tecnologia piu` all’avanguardia nel contesto degli NBIs. Nella fase iniziale di progettazione e ottimizzazione di tali dispositivi la modellizzazione gioca un ruolo chiave, aiutando a definire le caratteristiche dell’iniettore e dando la possibilità di prevedere le sue prestazioni. In questa prospettiva il lavoro riportato in questa tesi ha lo scopo di analizzare alcuni aspetti cruciali per il funzionamento degli iniettori, prestando particolare attenzione alla fase di estrazione ed accelerazione degli ioni dalla sorgente, prima che vengano neutralizzati ed iniettati nel plasma. Allo stesso tempo saranno analizzati diversi aspetti strettamente correlati a questi argomenti di base, come, ad esempio, la produzione di particelle secondarie durante l’interazione tra il fascio ed il gas presente nell’iniettore. Verranno dunque presentati lo sviluppo, l’implementazione e l’uso di specifici modelli, i cui risultati verranno discussi ed, in alcuni casi, confrontati con le evidenze sperimentali di dispositivi esistenti.