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Storia dei Laboratori della FusioneTermonucleare a Frascati

I Laboratori di Fisica del Plasma, detti anche Laboratori dei Gas Ionizzati, sono nati negli anni '60 presso i Laboratori Nazionali di Frascati, in cui fin dal 1956, si erano svolte ricerche nel campo della fisica fondamentale o fisica delle alte energie, ricerche che  proseguono ancora oggi  sotto l'egida dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
Dal 1976 le attività di ricerca  sulla fusione termonucleare controllata, sempre realizzate  in collaborazione con l'EURATOM e con il CNR, e le ricerche riguardanti le collaborazioni con le industrie, sono proseguite a Frascati nell'ambito dei programmi dell'ENEA.

La fisica del plasma a Frascati: i primi esperimenti

Per un ventennio, i laboratori di fisica del plasma hanno svolto una intensa attività  di studio e ricerca sulla produzione e sulle proprietà  fisiche di plasmi  densi e di breve durata, con l'obiettivo di  stabilirne la possibile  applicabilità alla fusione nucleare controllata quale sorgente di energia pulita. Questa  attività ha portato negli anni '70 alla realizzazione della macchina prototipo FT (FrascatiTokamak) e quindi alla macchina FTU (Frascati Tokamak Upgrade).

Quattro furono gli esperimenti di fisica del plasma del primo periodo:

Ulteriori esperimenti furono:

A questo insieme di esperimenti si aggiungevano gli studi sulla conversione diretta di energia nucleare in energia elettrica. Il "metodo magnetoidrodinamico" prevedeva l'uso di un gas nobile e un metallo alcalino a temperatura elevata (2000Kelvin) e quindi la necessità di acquisire conoscenza del  comportamento dei materiali ad altissime temperature. Obiettivo finale era prevedere realisticamente le prestazioni di convertitori di grandi dimensioni.

Nel 1977 entrò in funzione la macchina FT, Frascati Tokamak, un apparato sperimentale di forma toroidale per lo studio  della fusione termonucleare controllata caratterizzato dalla compattezza, dall'alto valore del campo magnetico (10 Tesla), da corrente elevata e dal particolare metodo di riscaldamento supplementare del plasma mediante onde elettromagnetiche a radiofrequenza.

modello di FT     modello di FT

 

 

Parametri del Tokamak FT ( Frascati Tokamak ):

Campo Magnetico     10 Tesla

Corrente di Plasma      1 MA

Raggio maggiore         0.83 m

 

Frascati Tokamak Upgrade (FTU)e' entrato in operazione nel 1989. FTU si basa sulle stesse caratteristiche di FT, cioe' macchina compatta ad alto campo magnetico, ma offre una superficie di accesso al plasma molto maggiore di quella su FT, per permettere un sostanziale riscaldamento del plasma, con sistemi di iniezione di potenza a radiofrequenza. Tre sistemi diversi caratterizzati dalla loro frequenza (433MHz, 8GHz e 140Ghz) possono accoppiare al plasma fino a 9.2 MW di potenza addizionale. In questo modo si pensa di poter aumentare la temperatura del plasma ad alta densita' fino a valori di 50-100 milioni di gradi.

Top view of FTU      Vista dall'alto del tokamak FTU

 

 

Parametri di Frascati Tokamak Upgrade

Campo Magnetico      8 Tesla

Corrente di Plasma     1.6 MA

Raggio maggiore         0.92 m