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L’elettromagnetismonella ricerca per l’energia

da fusione nucleare di plasma d’idrogeno

R Cesario

R Cesario

I primi tesisti diRoma Tre a Frascati(2005-2006)

Sommario del corso integrativo di “Progetto di antenne”

• Il plasma. Concetto di tempertura.Effetto di schermatura dei potenziali.Comportamento collettivo del plasma

• Moto di singole particelle in campielettromagnetici. Modello di plasmacome fluido.

• Onde nei plasmi. Onde quasi-elettrostatiche. Relazione didispersione di onde di lower hybrid(LH)

• Propagazione ed assorbimento dionde LH. Il Landau damping

• Lanciatori a griglia di guide d’ondarettangolari in macchine tokamak

Nozioni di elettromagnetismo applicato

R Cesario

• Fonti energetiche primarie esviluppo sostenible. L’origine diogni forma di energia risiede nelfatto che l’Universo nascente eramolto ordinato

• È possibile trovare una fonteprimaria sostanzialmente nuova?

• Le quattro forze fondamentali dellanatura e Trasformazioni spontanee enon spontanee

• Trasformazioni non spontaneecome fonti primarie di energia?

• La fusione nucleare di plasmi diidrogeno• La più grande impresa scientifica

e tecnologica mai intrapresa• Il tokamak. Principali problemi:

• L’isolamento termico della colonna diplasma

• Funzionamento inregime continuo delfuturo reattore a fusione

Discussioni generali

Sommario del corso integrativo di “Progetto di antenne”

• Fonti energetiche primarie esviluppo sostenible. È possibiletrovare una fonte primariasostanzialmente nuova?

• Le quattro forze fondamentalidella natura

• L’origine prima di ogni forma dienergia. Trasformazionispontanee e non spontanee

• La fusione nucleare di plasmi diidrogeno: la più grande impresascientifica e tecnologica maiintrapresa

• Il tokamak.• Principali problemi: l’isolamento

termico della colonna di plasma• Funzionamento inregime

continuo del futuro reattore afusione

• Il plasma. Concetto di tempertura.Effetto di schermatura dei potenziali.Comportamento collettivo

• Moto di singole particelle in campielettromagnetici. Modello di plasmacome fluido.

• Onde nei plasmi. Onde quasi-elettrostatiche. Relazione didispersione di onde di lower hybrid(LH)

• Propagazione ed assorbimento dionde LH. Il Landau damping

• Lanciatori a griglia di guide d’ondarettangolari in macchine tokamak

Discussione generale Nozioni di elettromagnetismo applicato

R Cesario

ENERGIARICERCA MEDICA

TELECOMUNICAZIONI

MACCHINE TERMICHECALORE LAVORO

MACCHINE ELETTRICHEENERGIA ELETTRICA LAVOROMACCHINE INDUSTRIALI GENERATORI,DISPOSITIVI ELETTRONICI, LASER, ecc

RICERCHE “FONDAMENTALI”

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Combustionedei fossili,fissionenucleare,gravitazione

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Energiaprodotta daprocessispontanei delleforze dellanatura sulpianeta

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Please find a new source of energy !

Abbiamo raggiunto il limite delle capacità di produzione energetica da parte della forza elettromagnetica

Per produrre: si richiede:

1.400.000 kWh 1 m3 d’acqua (34 g di D)Sarà mai posibile?

Per produrre: si richiede:

Bisogna cercare una nuova fonte energetica primaria

Bisogna cercare una nuova fonte energetica primaria

L’uomo non ha ancora mai utilizzato la vera energianucleare (come fanno le stelle)

Dobbiamo superare una barriera conoscitiva,oltre che energetica, per utilizzare l’energia dafusione nucleare

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Energia di fusione termonucleare

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Fontirinnovabili

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La storia dell’universo

Come si originò la materiavisibile ?

Sommario del corso integrativo di “Progetto di antenne”

• Il plasma. Concetto di tempertura.Effetto di schermatura dei potenziali.Comportamento collettivo del plasma

• Moto di singole particelle in campielettromagnetici. Modello di plasmacome fluido.

• Onde nei plasmi. Onde quasi-elettrostatiche. Relazione didispersione di onde di lower hybrid(LH)

• Propagazione ed assorbimento dionde LH. Il Landau damping

• Lanciatori a griglia di guide d’ondarettangolari in macchine tokamak

Nozioni di elettromagnetismo applicato

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• Fonti energetiche primarie esviluppo sostenible. L’origine diogni forma di energia risiede nelfatto che l’Universo nascente eramolto ordinato

• È possibile trovare una fonteprimaria sostanzialmente nuova?

• Le quattro forze fondamentali dellanatura e Trasformazioni spontanee enon spontanee

• Trasformazioni non spontaneecome fonti primarie di energia?

• La fusione nucleare di plasmi diidrogeno• La più grande impresa scientifica

e tecnologica mai intrapresa• Il tokamak. Principali problemi:

• L’isolamento termico della colonna diplasma

• Funzionamento inregime continuo delfuturo reattore a fusione

Discussioni generali

Sommario del corso integrativo di “Progetto di antenne”

• Il plasma. Concetto di tempertura.Effetto di schermatura dei potenziali.Comportamento collettivo del plasma

• Moto di singole particelle in campielettromagnetici. Modello di plasmacome fluido.

• Onde nei plasmi. Onde quasi-elettrostatiche. Relazione didispersione di onde di lower hybrid(LH)

• Propagazione ed assorbimento dionde LH. Il Landau damping

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• Fonti energetiche primarie esviluppo sostenible. L’origine diogni forma di energia risiede nelfatto che l’Universo nascente eramolto ordinato

• È possibile trovare una fonteprimaria sostanzialmente nuova?

• Le quattro forze fondamentali dellanatura e Trasformazioni spontanee enon spontanee

• Trasformazioni non spontaneecome fonti primarie di energia?

• La fusione nucleare di plasmi diidrogeno• La più grande impresa scientifica

e tecnologica mai intrapresa• Il tokamak. Principali problemi:

• L’isolamento termico della colonna diplasma

• Funzionamento inregime continuo delfuturo reattore a fusione

Discussioni generali

Sommario del corso integrativo di “Progetto di antenne”

• Il plasma. Concetto di tempertura.Effetto di schermatura dei potenziali.Comportamento collettivo del plasma

• Moto di singole particelle in campielettromagnetici. Modello di plasmacome fluido.

• Onde nei plasmi. Onde quasi-elettrostatiche. Relazione didispersione di onde di lower hybrid(LH)

• Propagazione ed assorbimento dionde LH. Il Landau damping

• Lanciatori a griglia di guide d’ondarettangolari in macchine tokamak

Nozioni di elettromagnetismo applicato

R Cesario

• Fonti energetiche primarie esviluppo sostenible. L’origine diogni forma di energia risiede nelfatto che l’Universo nascente eramolto ordinato

• È possibile trovare una fonteprimaria sostanzialmente nuova?

• Le quattro forze fondamentali dellanatura e Trasformazioni spontanee enon spontanee

• Trasformazioni non spontaneecome fonti primarie di energia?

• La fusione nucleare di plasmi diidrogeno• La più grande impresa scientifica

e tecnologica mai intrapresa• Il tokamak. Principali problemi:

• L’isolamento termico della colonna diplasma

• Funzionamento inregime continuo delfuturo reattore a fusione

Discussioni generali

Interazione nucleare forteNUCLEO DI C

n

np+

NUCLEO DI TRIZIO

• È un’interazione di corto raggio (10-13 cm) 100 volte più intensa della forza e.m.

Forza elettromagnetica +Q+q

+Q-q

Forza gravitazionaleMm

! e

e!

p+Decadimento

del neutrone

n

Le forze fondamentali della natura

R Cesario

Interazione nucleare debole• Sarebbero necessarie diverse masse terrestriper essere utilizzabile

• È 1038 volte più intensa della forza gravitazionale

+Q+q

+Q-q

MmForza gravitazionale

n

np+

NUCLEO DI TRIZIONUCLEO DI C

Come fa il sole a produrre energia?

L’elio2è instabile

2

He

p+

p+

R Cesario

Interazione nucleare forte

R Cesario

+Q+q

+Q-q

Mm

n

np+

NUCLEO DI TRIZIONUCLEO DI C

Come fa il sole a produrre energia?

R Cesario

Interazione nucleare forte

Forza gravitazionale

Interazione nucleare debole

R Cesario

+Q+q

+Q-q

Mm

n

np+

NUCLEO DI TRIZIONUCLEO DI C

p+

! e e

+

Come fa il sole a produrre energia?

p+

Interazione nucleare forte

Forza gravitazionale

Interazione nucleare debole

2

H3

He4

He

Forza gravitazionale

Come fa il sole a produrre energia?

2

H

! e e

+

3

He4

He

p+

2

He

Reazio

ne m

olto l

enta

p+

p+

Interazione nucleare forte

Interazione nucleare debole

+Q+q

+Q-q

Mm

Forza elettromagnetica

Forza gravitazionale

Interazione nucleare forte n

np+

NUCLEO DI TRIZIONUCLEO DI C

p+

! e e

+p+

Come fa il sole a produrre energia ?

Tutte le forze della natura sono necessarie perprodurre ed irradiare l’energia del sole

Interazione nucleare debole

2

H3

He4

He

Il plasma è lo stato di aggregazione della materiaprodotto più antico

È anche lo stato aggregazione che permane su escursionidi densità enormi

R CesarioR Cesario

Rapporto tra le densità di materia

aria/ acqua 10-3

solido / acqua 10

È anche lo stato aggregazione che permane su escursionidi densità enormi

Il plasma è lo stato di aggregazione della materiaprodotto più antico

R Cesario

Come è fatta la materia visibile ?

R Cesario

Rapporto tra le densità di materia

aria/ acqua 10-3

nana bianca / acquastella di neutroni / acqua

105

1015

plasmi 1018

solido / acqua 10

Il plasma è lo stato di aggregazione della materiaprodotto più antico

È anche lo stato aggregazione che permane su escursionidi densità enormi

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Come è fatta la materia visibile ?

R Cesario

gas

liqui

di

solid

i

Stat

i del

la m

ater

ia

U3 U4U2 U5U1

10-5

1o

2o

3o

4o

U0

UN-1<E < UN

108 1010 1012 101410610410210

Il plasma: stato di aggregazione originario della materia

Come è fatta la materia visibile ?

plasma

R CesarioR Cesario

T (gradi centigradi)

La differenza traun solido, unliquido e un gassta nelladifferenteenergia internadelle suemolecole

Fonti energetiche primariee sviluppo sostenible: - Come utilizzare a pieno tutte e quattro le forze fondamentali della natura?

L’origine prima di tutte le fontienergetiche: la bassa entropiaesistente al nascere dell’Universo

Fonti energetiche primariee sviluppo sostenible: - Le quattro forze fondamentali della natura

L’interazione nucleare forte è ben lungidall’essere stata utilizzata a pieno

L’origine prima di tutte le fontienergetiche: la bassa entropia alnascere dell’Universo