ABSTRACT DEL CORSO
Il corso in "Fisica dell'interazione plasma-parete e modellizzazione cinetica nei plasmi fusionistici" è valido per 3 ore di formazione ed è essenzialmente un corso/seminario tecnico, pensato principalmente per un pubblico scientifico interessato ai plasmi e alle macchine da fusione a confinamento magnetico (tipo Tokamak). Per seguire il corso e comprenderne i contenuti è richiesto un background in fisica con alcune conoscenze di base dei plasmi. Sebbene la natura del corso sia tecnica e specialistica, viene dedicata attenzione alla spiegazione qualitativa dei processi, introducendo alcune proprietà fisiche di base e discutendo i fenomeni in corso attraverso espressioni e formule semplificate, evitando, dove possibile, le trattazioni disponibili più complesse.
Più nello specifico, il corso si propone di (i) fornire una visione d'insieme dei principali processi fisici che avvengono alla transizione tra la fase di plasma e le pareti, e (ii) descrivere un approccio efficace di modellizzazione cinetica (basato sulla tecnica particle-in-cell) per simulare tale complessa interazione, anche attraverso vari esempi applicativi. Le simulazioni predittive dell'interazione plasma-parete sono, infatti, essenziali per valutare quantitativamente i flussi di calore verso i componenti affacciati al plasma (plasma facing components) e lo sputtering del materiale indotto che potrebbe mettere a rischio le operazioni.
Per quanto riguarda la fisica dell'interazione plasma-parete, gli argomenti principali trattati sono i concetti di guaina di Debye e di pre-guaina magnetica, l'emissione secondaria di elettroni dovuta all'impatto sia di elettroni sia di ioni sulla parete, l'emissione termo-ionica di elettroni, l'interazione di atomi e ioni con la parete (inclusi la loro riflessione rapida, l'adsorbimento, il desorbimento e lo sputtering) e i relativi processi collisionali che avvengono nel plasma in prossimità delle pareti, dove la temperatura elettronica può raggiungere valori sufficientemente bassi da consentire l'esistenza di grandi concentrazioni di molecole neutre.
Relativamente alla modellizzazione numerica, viene inizialmente descritta la tecnica particle-in-cell, per poi focalizzarsi su un codice in particolare (DESPICCO: Divertor Edge Simulator for Plasma-wall Interaction with Consistent COllisions) sviluppato dall'autore del seminario. Infine, vengono presentate tre diverse applicazioni del suddetto codice in contesti differenti, al fine di fornire alcuni esempi di utilizzo della suite numerica sviluppata e stimolare la discussione con il pubblico.
Il seminario tratterà infine le risposte corrette al test d'ingresso.
BREVE BIO DELL’AUTORE
Filippo Cichocki è un ricercatore presso il Centro di Ricerca ENEA di Frascati, all'interno del Dipartimento Nucleare (NUC-DTT-TSV). La sua attività si concentra sulla modellizzazione particle-in-cell per plasmi a bassa temperatura e fusionistici, con un particolare interesse per l'interazione plasma-parete e la propulsione al plasma. Attualmente è coinvolto in diverse attività di studio dell'interazione plasma-parete in macchine fusionistiche come DTT, WEST e GYM, oltre che nella modellizzazione della propulsione al plasma e nella progettazione di nuovi concetti propulsivi nell'ambito dei progetti Space It Up! ed HELITRON.
È autore di oltre 20 pubblicazioni su riviste scientifiche e di più di 60 contributi in conferenze internazionali; ha conseguito un dottorato di ricerca in "Plasmi e Fusione Nucleare" e le lauree triennale e magistrale in Ingegneria Aerospaziale e Spaziale. Prima di entrare in ENEA nel 2023, è stato ricercatore postdoc senior presso l'Istituto per la Scienza e Tecnologia dei Plasmi di Bari (2021-2023), assegnista di ricerca/professore assistente presso l'Università "Carlos III" di Madrid (2017-2021) ed ingegnere junior di progetto per l’azienda Deimos-Space (2009-2013).