FISICA DEI PLASMI II

Scheda dell'insegnamento

Anno accademico di regolamento: 
2017/2018
Anno di corso: 
1
Anno accademico di erogazione: 
2017/2018
Tipo di attività: 
Obbligatorio a scelta
Lingua: 
Inglese
Crediti: 
6
Ciclo: 
Primo Semestre
Ore di attivita' didattica: 
45
Prerequisiti: 

I corsi di matematica e fisica della Laurea Triennale in Fisica.

Moduli

Metodi di valutazione

Tipo di esame: 
Orale
Modalita' di verifica dell'apprendimento: 

orale

Valutazione: 
Voto Finale

Obiettivi formativi

Il corso si propone di introdurre gli studenti alla fisica dei plasmi e della fusione termonucleare.

Contenuti

Introduzione alla fisica del plasma, moto delle cariche in campo magnetico, introduzione ai processi collisionali nel plasma, cenni alla teoria cinetica collisionale, generalità sul processo di fusione termonucleare nei tokamak, principi fisici di alcune tecniche diagnostiche nei tokamak.

Programma esteso

Introduzione alla fisica del plasma: effetti collettivi, interazioni a lungo raggio, concetto di temperatura. Distribuzione di Boltzmann. Parametri di base di un plasma.
Moto delle cariche in campo magnetico: approssimazione di centro guida, costanza del momento magnetico, confinamento di una particella in geometria a specchio e toroidale. Formalismo lagrangiano e costanti esatte del moto. Invarianti adiabatici.
Introduzione ai processi collisionali nei plasmi: Legge di Child-Langmuir, sezioni d'urto, equilibrio coronale. Collisioni con neutri e con ioni. Penetrazione di neutri nel plasma. Richiami sui processi di ionizzazione e scambio carica nei plasmi. Processi con emissione di radiazione. Collisioni coulombiane nei plasmi: elettrone-elettrone, ione-ione, elettrone-ione. Frenamento degli elettroni e radiazione di bremsstrahlung. Descrizione random walk della diffusione. Equazione di diffusione. Diffusione nei gas parzialmente ionizzati. Diffusione nei gas completamente ionizzati.
Cenni alla teoria cinetica collisionale: equazione di Fokker-Planck; frenamento di una particella carica in un plasma; regimi resistivo e runaway; calcolo di alcuni semplici coefficienti di trasporto.
Generalità sul processo di fusione termonucleare nei tokamak: cenni al confinamento del plasma nella configurazione magnetica di tokamak: fattore di sicurezza, orbite. Introduzione alla fusione termonucleare controllata. Sezioni d'urto e rateo di reazione; processi che contribuiscono al riscaldamento e al raffreddamento del plasma da fusione; regimi di operazione di un reattore.
Principi fisici di alcune tecniche diagnostiche nei tokamak: emissione di ciclotrone e cenni alle sue applicazioni diagnostiche. Emissione di neutroni e raggi gamma e cenni alle loro applicazioni diagnostiche.

Bibliografia consigliata

P.M. Bellan, "Fundamentals of Plasma Physics", Cambridge University Press, 2006
J. Freidberg, "Plasma physics and fusion energy", Cambridge University Press, 2007
R.J. Goldston, P. H. Rutherford, “Introduction to plasma physics”, IOP publishing, 1995
F. F. Chen, “Introduction to Plasma Physics and Controlled Fusion”, 2nd edition
I. H. Hutchinson, “Principles of plasma diagnostics”, Cambridge University Press, 2002

Modalità di erogazione

Convenzionale

Metodi didattici

Lezione frontale (4 CFU), Esercitazione (2 CFU), Questo insegnamento sara’ tenuto in inglese

Contatti/Altre informazioni

Sul sito web http://fisica.mib.infn.it è possibile trovare le informazioni sul c.v. del docente, il numero di telefono dello studio, la sede universitaria o di lavoro, l’orario di ricevimento studenti e l’indirizzo e-mail.