Attività sperimentali

Realizzeremo una struttura di laboratorio in cui la diagnostica ottica può essere testata, migliorata, adattata alle esigenze dell'utente finale, su plasmi di prova su scala di laboratorio dedicati che possono eseguire continuativamente l'esperimento. Saranno implementate 3 stazioni indipendenti:

• Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) per l'analisi elementare in situ delle modifiche di superfici; implementazione di una diagnostica laser per l'analisi superficiale in connessione con gli studi plasma-superficie della macchina GYM del WP7. Qui verrà testata l'applicazione di un laser al femtosecondo e confrontata con le prestazioni di un laser al nanosecondo testato nel WP7.
• Spettroscopia di emissione ottica (OES) con l'obiettivo di supportare la spettroscopia di emissione di plasma del WP3 e testare modelli collisionale-radiativo (CR) di plasmi di idrogeno.
• Laser Induced Fluorescence (LIF) con focus sulla misura di rate collisionali di rilassamento di stati elettronici eccitati per impatto elettronico a supporto dei modelli CR e a supporto della tecnica LIBS.

Attività numeriche

Le attività computazionali perseguiranno 3 obiettivi:

• Simulazione numerica di sorgente di ioni negativi per l'iniezione di fasci di neutri, con lo sviluppo di un codice cinetico Particle-in-Cell (PIC) tridimensionale;
• Modello Collisionale-Radiativo (CR) per l'interpretazione degli spettri di emissione degli atomi di Idrogeno e della banda Fulcher dell'Idrogeno molecolare a supporto dell'analisi di misure spettroscopiche;
• Simulazione numerica dell'interazione plasma-parete nella regione del Divertore di reattori a fusione termonucleare controllata. Verrà implementato un modello Particle-in-Cell (PIC) bi-dimensionale della regione di carica spaziale a ridosso dei monoblocchi della parete del divertore per studiare l'interazione plasma-parete e valutare il flusso di calore ed il profilo di erosione indotto dallo sputtering ionico.

Questi modelli proietteranno il lavoro oltre il presente progetto, in stretta connessione con l'attività sperimentale, lungo quattro aree tematiche: i) calcolo delle sezioni d'urto dipendenti dallo stato vibrazionale iniziale per processi elementari in volume e sulla superficie; ii) accoppiamento gas-plasma ed interazione plasma-parete; iii) controllo dell'accoppiamento plasma-potenza esterna, iv) strutture coerenti in plasmi magnetizzati.