NIO1 negative ion beam investigation in view of ITER heating and current drive

Negli ultimi decenni, la ricerca e lo sviluppo di nuove fonti di energia sono state oggetto di crescente interesse scientifico. In particolare, la fusione nucleare potrebbe essere la soluzione al problema energetico mondiale. ITER è attualmente il più grande esperimento di fusione nucleare in via di costruzione. Situato nel sud della Francia, sarà il più grande tokamak costruito al mondo con l'obiettivo di produrre 500 MW di potenza dai 50 MW di potenza fornitagli. Diversi metodi di riscaldamento del plasma sono in via di sviluppo per poter scaldare il core del plasma a temperature dell'ordine dei 15 keV. Tra questi, l'iniezione di fasci neutri è uno dei più importanti. Il progetto PRIMA, costituito dagli esperimenti SPIDER e MITICA in via di costruzione al Consorzio RFX a Padova, si pone come obiettivo lo studio dei futuri iniettori di fasci neutri di ITER. L'esperimento NIO1, anch'esso situato al Consorzio RFX, è una relativamente piccola sorgente a radio frequenza RF di ioni negativi, nato con l'obiettivo di caratterizzare la fisica delle sorgenti di ioni nell'ottica dei futuri utilizzi negli iniettori di fasci neutri, quali lo stesso MITICA. Questo lavoro di tesi, nato da una collaborazione tra i Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) e il Consorzio RFX, caratterizza il fascio di ioni negativi di NIO1. I dati raccolti durante le campagne sperimentali sono stati analizzati e confrontati, per testare le performance della nuova griglia di estrazione installata su NIO1 a maggio 2017. La caratterizzazione è stata fatta in diversi modi: confrontando qualitativamente i dati raccolti dalle varie diagnostiche; ricostruendo tomograficamente l'immagine dei 9 beamlets tramite i dati raccolti dalle telecamere; caratterizzando il plasma formatosi in seguito alla propagazione del fascio nel gas di fondo, tramite il confronto con i dati sperimentali e quelli ottenuti da una simulazione numerica Particles-In-Cell PIC.