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L’elettromagnetismonella ricerca per l’energia
da fusione nucleare di plasma d’idrogeno
R Cesario
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R Cesario
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I primi tesisti diRoma Tre a Frascati(2005-2006)
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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
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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
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RICERCHE “FONDAMENTALI”
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Combustionedei fossili,fissionenucleare,gravitazione
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Energiaprodotta daprocessispontanei delleforze dellanatura sulpianeta
Combustionedei fossili,fissionenucleare,gravitazione
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Abbiamo raggiunto il limite delle capacità di produzione energetica da parte della forza elettromagnetica
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Per produrre: si richiede:
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1.400.000 kWh 1 m3 d’acqua (34 g di D)Sarà mai posibile?
Per produrre: si richiede:
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Bisogna cercare una nuova fonte energetica primaria
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Bisogna cercare una nuova fonte energetica primaria
L’uomo non ha ancora mai utilizzato la vera energianucleare (come fanno le stelle)
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Dobbiamo superare una barriera conoscitiva,oltre che energetica, per utilizzare l’energia dafusione nucleare
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Energia di fusione termonucleare
Combustionedei fossili,fissionenucleare,gravitazione
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Energia di fusione termonucleare
Combustionedei fossili,fissionenucleare,gravitazione
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Energia di fusione termonucleare
Fontirinnovabili
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Energiaprodotta daprocessispontanei delleforze dellanatura sulpianeta
Energia di fusione termonucleare
Fontirinnovabili
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Energiaprodotta daprocessispontanei delleforze dellanatura sulpianeta
Energia di fusione termonucleare
Combustionedei fossili,fissionenucleare,gravitazione
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Energiaprodotta daprocessispontanei delleforze dellanatura sulpianeta
Energia di fusione termonucleare
Combustionedei fossili,fissionenucleare,gravitazione
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Energiaprodotta daprocessispontanei delleforze dellanatura sulpianeta
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La storia dell’universo
Come si originò la materiavisibile ?
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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
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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
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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
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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
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+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
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+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
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+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
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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
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+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
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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
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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
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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
R Cesario
Come è fatta la materia visibile ?
R Cesario
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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
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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
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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