#: locale=it ## Action ### URL LinkBehaviour_8EE0CB74_8550_DB53_41C1_93C9BA69CA0F.source = https://www.enea.it/it/centro-ricerche-frascati WebFrame_22F9EEFF_0C1A_2293_4165_411D4444EFEA.url = https://www.google.com/maps/embed?pb=!1m18!1m12!1m3!1d1496.3633384367379!2d12.670941066298354!3d41.82035857464133!2m3!1f0!2f0!3f0!3m2!1i1024!2i768!4f13.1!3m3!1m2!1s0x13258708cffff6d7%3A0x4fc973fa9fc86ee0!2sENEA%20Centro%20Ricerche%20Frascati!5e1!3m2!1sit!2sit!4v1604569055039!5m2!1sit!2sit" width="600" height="450" frameborder="0" style="border:0;" allowfullscreen="" aria-hidden="false" tabindex="0"> WebFrame_22F9EEFF_0C1A_2293_4165_411D4444EFEA_mobile.url = https://www.google.com/maps/embed?pb=!1m18!1m12!1m3!1d1855.655606373518!2d12.111655916981157!3d42.413480563474394!2m3!1f0!2f0!3f0!3m2!1i1024!2i768!4f13.1!3m3!1m2!1s0x132f2cfbcd9aed79%3A0x39830cf23f0c911d!2sUniversit%C3%A0%20degli%20Studi%20della%20Tuscia!5e0!3m2!1sit!2sit!4v1604081615146!5m2!1sit!2sit" width="600" height="450" LinkBehaviour_75A26328_5732_84C5_41B0_23FAF0971BAB.source = https://www.scienzainsieme.it/ ## Hotspot ### Tooltip FlatHotspotPanoramaOverlayArea_99E0C505_BC4F_C471_41A9_FC472C592A01.toolTip = 1 - Preparazione del substrato FlatHotspotPanoramaOverlayArea_F0322877_C32D_1F7F_41E5_868717EFAF15.toolTip = 1 - Preparazione del substrato FlatHotspotPanoramaOverlayArea_9E066F9E_BCCB_C393_41E7_7F2941A76F64.toolTip = 2 - Misurazioni FlatHotspotPanoramaOverlayArea_F0334870_C32D_1F71_41E7_F98597739FEA.toolTip = 2 - Misurazioni FlatHotspotPanoramaOverlayArea_E57780FD_C33D_2F73_41E5_27A5F91F43D3.toolTip = 3 - Camera di deposizione FlatHotspotPanoramaOverlayArea_F00E9854_C32D_1EB2_41E2_27BC79B4DE3D.toolTip = 3 - Camera di deposizione FlatHotspotPanoramaOverlayArea_9AC8D450_BFCA_C490_41DD_72DE0370F85F.toolTip = 4 - Ciclo termico FlatHotspotPanoramaOverlayArea_F0308861_C32D_1E93_41DF_7963EE53E353.toolTip = 4 - Ciclo termico FlatHotspotPanoramaOverlayArea_9B980CD7_BFCE_C591_41C7_081D1943C3BE.toolTip = 5 - La caratterizzazione FlatHotspotPanoramaOverlayArea_0A796029_1ABC_D844_4196_CDADC68726AE.toolTip = Amplificatore “M-75” FlatHotspotPanoramaOverlayArea_0903A8C5_10A5_4AFF_4193_9D0B3DABD300.toolTip = Amplificatore “M-75” FlatHotspotPanoramaOverlayArea_0691EF55_10BE_C79C_41AA_476EA898EEAC.toolTip = Banco per i fasci laser verdi diagnostici FlatHotspotPanoramaOverlayArea_06BB165F_10A5_B98B_4161_31BA8B9EC817.toolTip = Banco per i fasci laser verdi diagnostici FlatHotspotPanoramaOverlayArea_ADD30B95_B89D_2A81_41DC_A6AC9113CE24.toolTip = Bersaglio di titanio e trizio FlatHotspotPanoramaOverlayArea_D04F52AE_C751_3CB7_41E1_AB8D30FB1B3F.toolTip = Bersaglio di titanio e trizio FlatHotspotPanoramaOverlayArea_D03872A3_C751_3CAD_41C0_94C4086B93BE.toolTip = Cabina di alimentazione FlatHotspotPanoramaOverlayArea_A9560A2B_B88F_1580_41BC_8ABD6602644A.toolTip = Cabina di alimentazione FlatHotspotPanoramaOverlayArea_07677CE6_10AA_CABD_4197_69CD480469E3.toolTip = Camera di interazione FlatHotspotPanoramaOverlayArea_147C1E9D_06BE_2C03_4180_CA0B49AF4220.toolTip = Camera di interazione HotspotPanoramaOverlayArea_980D1E49_BFFD_44F1_41D4_62A1FFD79355.toolTip = DIAMANTI HotspotPanoramaOverlayArea_988538F0_BFFA_CDAF_41D5_F99E879A28D6.toolTip = DIAMANTI II HotspotPanoramaOverlayArea_B645E2A1_B895_1A80_41E4_25A60FBAEB19.toolTip = DTT: la sfida italiana per l'energia HotspotPanoramaOverlayArea_B7619AC6_B895_2A83_41C5_F881CF1B4B97.toolTip = Diagnostiche e strumentazione FlatHotspotPanoramaOverlayArea_AD7AFB01_B8F7_10A1_41E2_3210A52FA188.toolTip = Esperimento "benchmark" FlatHotspotPanoramaOverlayArea_ACA5791F_B8F5_30A1_41CC_53F80BA52949.toolTip = Esperimento con sistemi attivi HotspotPanoramaOverlayArea_F18BB4CD_C0E7_1793_41B1_769AAAD398A9.toolTip = FNG I HotspotPanoramaOverlayArea_D6D83A49_CC2D_49B9_41DE_DAB808CDCDF4.toolTip = FTU I HotspotPanoramaOverlayArea_D657D52F_CC5D_5BF9_41CC_53AEF4F697B7.toolTip = FTU I HotspotPanoramaOverlayArea_D7013919_CC25_CBA6_41E8_2E9E3078881C.toolTip = FTU I HotspotPanoramaOverlayArea_D672D054_CC5C_D9AF_41C6_F85493A09667.toolTip = FTU II HotspotPanoramaOverlayArea_D6A1F86E_CC24_CA7B_41E7_323AAD33B083.toolTip = FTU II HotspotPanoramaOverlayArea_D6B016AB_CC25_C6FA_41B7_2F099D9BDF63.toolTip = FTU II HotspotPanoramaOverlayArea_D6A86F09_CC5B_C7B9_41DE_D190EAB56305.toolTip = FTU III HotspotPanoramaOverlayArea_D695A916_CC25_4BAB_41E4_C22D7412C2C9.toolTip = FTU III HotspotPanoramaOverlayArea_D64E6B1F_CC5F_4FD9_41D8_75F59C4CFE6A.toolTip = FTU IV HotspotPanoramaOverlayArea_D6BFDB02_CC27_4FAA_41DD_3AF65FE85179.toolTip = FTU IV HotspotPanoramaOverlayArea_D6FB072E_CC2D_47FB_41D7_C45B8A26031D.toolTip = FTU V HotspotPanoramaOverlayArea_D77371A0_CC2B_FAE7_41CC_DA420818AE01.toolTip = FTU V HotspotPanoramaOverlayArea_D74BF1BA_CC24_FADB_41E2_253944CC12E8.toolTip = FTU V HotspotPanoramaOverlayArea_AC1D83A7_B893_17E1_41D1_8C4AABEF8007.toolTip = Il Riscaldamento Elettronico Ciclotronico HotspotPanoramaOverlayArea_A886E9EA_B89F_1680_41E0_5584779E7D19.toolTip = Il Tokamak HotspotPanoramaOverlayArea_B7494FEC_B893_EA87_41D6_AA0EEA6E0C2D.toolTip = La fusione nucleare FlatHotspotPanoramaOverlayArea_A877A08C_B9E8_4496_41DA_64B1F77068EE.toolTip = Laboratorio Diamanti FlatHotspotPanoramaOverlayArea_DB94969A_FA37_0E66_41E4_1ED9C5466736.toolTip = Laboratorio Diamanti FlatHotspotPanoramaOverlayArea_9B1FB89D_BFFA_CD91_41D4_05E75D02B6D0.toolTip = Laboratorio Diamanti FlatHotspotPanoramaOverlayArea_CC8F1DC5_E3B5_179E_41A2_EDF8678BE53F.toolTip = Laboratorio Diamanti FlatHotspotPanoramaOverlayArea_91D85BD0_BC5A_C3EF_41E6_4A702451CB1C.toolTip = Laboratorio Diamanti FlatHotspotPanoramaOverlayArea_B3E0179B_BC3F_C391_41D9_940E0CFC1D5D.toolTip = Laboratorio Proto-sphera HotspotPanoramaOverlayArea_90C4A224_B9EC_9C79_41E4_4070F0EFED64.toolTip = Le Onde di Lower Hybrid HotspotPanoramaOverlayArea_B6AED103_B897_3781_4191_496F2919416E.toolTip = Misure di Temperatura e Densità FlatHotspotPanoramaOverlayArea_063F37AB_10BA_C6B4_41A0_E5749F6E7A38.toolTip = Oscillatore: dove tutto ha inizio FlatHotspotPanoramaOverlayArea_0A989023_1ABC_3844_41B5_5E6F0F79C4FD.toolTip = Oscillatore: dove tutto ha inizio FlatHotspotPanoramaOverlayArea_15F9C4DF_06B6_DC3F_417E_C3CB3A48CF4A.toolTip = Otturatore elettroottico FlatHotspotPanoramaOverlayArea_068E4FFF_10BA_C68C_41A5_A0D9D3B99025.toolTip = Otturatore elettroottico HotspotPanoramaOverlayArea_AFF6F97D_BC5F_4C91_41E6_179A6AC593B2.toolTip = PROTO-SPHERA HotspotPanoramaOverlayArea_AF57B01B_BC5A_FC90_41AA_02DD7FF23179.toolTip = PROTO-SPHERA II HotspotPanoramaOverlayArea_99A2B6DF_BC3D_C591_41DA_6EECF78BEBD4.toolTip = PROTO-SPHERA III HotspotPanoramaOverlayArea_9977FC0E_BFC5_C473_41E6_6D7C773C44CB.toolTip = PROTO-SPHERA III HotspotPanoramaOverlayArea_AFDEBA62_BC5D_4CB3_41E4_1598F41AA940.toolTip = PROTOSPHERA II FlatHotspotPanoramaOverlayArea_0255C53F_115B_BB8B_4153_7A8AD793D479.toolTip = Pannello controllo laser FlatHotspotPanoramaOverlayArea_0688A57C_10BD_FB8C_41B0_AE7A8A720550.toolTip = Portelli per fasci laser FlatHotspotPanoramaOverlayArea_063A3AF5_10AB_CE9C_4180_7AC76675EBDD.toolTip = Portello per fascio laser FlatHotspotPanoramaOverlayArea_06FD6727_10AB_47BC_41A6_1AD590AB41AC.toolTip = Postazione di controllo dell’esperimento FlatHotspotPanoramaOverlayArea_D04F62AC_C751_3CBB_41E4_3FFBC45D7E5D.toolTip = Quadrupoli FlatHotspotPanoramaOverlayArea_ABDF0DA5_B89D_2E81_41C8_2FE5E4164CBD.toolTip = Quadrupoli FlatHotspotPanoramaOverlayArea_069441A8_10AB_5AB4_41B1_A781C0ACB7FB.toolTip = Rack di oscilloscopi FlatHotspotPanoramaOverlayArea_03385CD4_10ED_4A9D_41AC_5AF16ABF2486.toolTip = Sala laser FlatHotspotPanoramaOverlayArea_152EA01F_06B6_3400_4192_6FC6219753F9.toolTip = Secondo filtro spaziale sotto vuoto e beam-splitter FlatHotspotPanoramaOverlayArea_063A89AF_10BA_CA8B_416C_ACF2D0176E84.toolTip = Secondo filtro spaziale sotto vuoto e beam-splitter FlatHotspotPanoramaOverlayArea_07702617_115D_B99C_419F_E2552F10B4C9.toolTip = Sistema di telecamere di sicurezza FlatHotspotPanoramaOverlayArea_06E06557_10AB_5B9B_4199_601F13BAC0AA.toolTip = Sistemi di acquisizione dati e sicurezza FlatHotspotPanoramaOverlayArea_AB2820C8_B89D_368F_41E4_156F34B7EF46.toolTip = Sorgente di ioni deuterio FlatHotspotPanoramaOverlayArea_D04E62A7_C751_3CB5_41E5_2E339036AD8D.toolTip = Sorgente di ioni deuterio FlatHotspotPanoramaOverlayArea_06FA8513_10AB_BB94_418C_F4FEE3478F04.toolTip = Specchi di trasporto dei fasci principali FlatHotspotPanoramaOverlayArea_0628082F_10BF_C98B_41A4_85CBD0B6CDDF.toolTip = Specchi di trasporto dei fasci principali FlatHotspotPanoramaOverlayArea_D04FC2A9_C751_3CBD_41E7_6425C6655E76.toolTip = Stadio di accelerazione FlatHotspotPanoramaOverlayArea_ABC00F4B_B89D_2B80_41C7_7EA055A93F89.toolTip = Stadio di accelerazione FlatHotspotPanoramaOverlayArea_AB7DF7BF_B8F5_1FE1_41E3_9558B6F40887.toolTip = Tubo a vuoto HotspotPanoramaOverlayArea_B71CC303_B89D_3B81_41BB_70D1A40C2D56.toolTip = United Colors of FTU HotspotPanoramaOverlayArea_F1861FBA_C0E5_11F1_41C7_E122029CF166.toolTip = Vai alla postazione II ## Media ### Title panorama_03CF51CF_10E5_7A8B_41A5_AC7F63E68C54.label = CAMERA SPERIMENTALE panorama_035F07C3_10E5_46FB_418B_AB39A0F642F8.label = CAMERA SPERIMENTALE II video_A9EBB41B_B895_1D80_41E6_EABEBFCCFA5E.label = Diagnostiche_Strumentazione video_B678C43E_B893_3D83_41CA_7AD2F5F00524.label = ENEA_Channel_DTT panorama_881785EE_94A3_4F0C_41E0_154C27E1EF52.label = HALL FTU panorama_B5286EB7_9EE4_2044_41B7_2A295EAE4D50.label = HALL FTU I panorama_8817B4F3_94A3_CD15_41DD_C527902C7A58.label = HALL FTU II panorama_B4D6661E_9EDC_2045_41DA_46C29AFAF51F.label = HALL FTU III panorama_8817E284_94A3_45FC_41C2_EFD58F294C2D.label = HALL FTU IV video_A86A592F_B894_F781_41E1_1E35C2717F4E.label = Intro_Fusione panorama_B758C804_94A3_C4F3_41C6_D7BDC52C6636.label = LABORATORIO DIAMANTI panorama_987DFB05_A1FC_6044_41C6_EED326CEE283.label = LABORATORIO DIAMANTI II panorama_E9719F33_F9FB_1EA7_41EE_1AB0B8DDE3A3.label = LABORATORIO FNG panorama_E919BDF4_F9F9_7DA1_41EE_872A773894BF.label = LABORATORIO FNG II panorama_88166C6D_94A2_FD0C_4175_B2F48AA044DE.label = LABORATORIO PROTO-SPHERA panorama_881631CB_94A2_C774_41DA_7F6B0DF3F23D.label = LABORATORIO PROTO-SPHERA II panorama_88165D28_94A2_DF34_41E1_CE71546F87FB.label = LABORATORIO PROTO-SPHERA III photo_1471FF87_06AA_6C0F_4189_6D46804280CB.label = Laser_ABC_019 video_B7CB821E_B897_3583_41A8_F97B2F503D96.label = Misure_Temperatura_Densita video_B63D8796_B88F_1A83_41C8_8CE9EBC3AB8A.label = Onde_LH video_AAD752AF_BC45_5DB1_41E7_401D8DB7E223.label = Potosphera video_AE47F20F_B893_10A1_4198_E924F087343B.label = Riscaldamento_ECRH panorama_034AE7E5_10EB_46BF_41A9_CE55D57ADA9F.label = SALA CONTROLLO ESPERIMENTO panorama_039FB853_10EA_C994_4192_E5484FFF9572.label = SALA CONTROLLO ESPERIMENTO II panorama_03B96010_10EB_D995_4191_A6CD79084319.label = SALA LASER I panorama_03853C4F_10EB_C98C_418E_527E5344E9D7.label = SALA LASER II video_AD36C01A_B88D_30A3_41C5_A877E86015B5.label = Tokamak video_A829D07A_B89F_F583_41E5_D4F403BDFFEA.label = United_Colors_FTU video_9BAF8325_BFC7_5CB1_41E6_B84A28687B4A.label = Untitled photo_ABAEC706_B893_7B83_41E3_74D498948A05.label = gpawg-fusion-reactions ### Video videolevel_10072F36_06EA_2C01_4160_F36CA51348D4.url = media/video_9BAF8325_BFC7_5CB1_41E6_B84A28687B4A_it.mp4 videolevel_10072F36_06EA_2C01_4160_F36CA51348D4.posterURL = media/video_9BAF8325_BFC7_5CB1_41E6_B84A28687B4A_poster_it.jpg videolevel_100CCDE9_06EA_2C03_4189_B3A2ADF3C4BC.url = media/video_A829D07A_B89F_F583_41E5_D4F403BDFFEA_it.mp4 videolevel_100CCDE9_06EA_2C03_4189_B3A2ADF3C4BC.posterURL = media/video_A829D07A_B89F_F583_41E5_D4F403BDFFEA_poster_it.jpg videolevel_100D8E2C_06EA_2C00_4189_AB5A81F7CE5B.url = media/video_A86A592F_B894_F781_41E1_1E35C2717F4E_it.mp4 videolevel_100D8E2C_06EA_2C00_4189_AB5A81F7CE5B.posterURL = media/video_A86A592F_B894_F781_41E1_1E35C2717F4E_poster_it.jpg videolevel_1002AE61_06EA_2C03_4189_09D773F34FB0.url = media/video_A9EBB41B_B895_1D80_41E6_EABEBFCCFA5E_it.mp4 videolevel_1002AE61_06EA_2C03_4189_09D773F34FB0.posterURL = media/video_A9EBB41B_B895_1D80_41E6_EABEBFCCFA5E_poster_it.jpg videolevel_10062F08_06EA_2C01_419A_CDE7D0AD26E5.url = media/video_AAD752AF_BC45_5DB1_41E7_401D8DB7E223_it.mp4 videolevel_10062F08_06EA_2C01_419A_CDE7D0AD26E5.posterURL = media/video_AAD752AF_BC45_5DB1_41E7_401D8DB7E223_poster_it.jpg videolevel_10005EB2_06EA_2C01_4163_60C5EC33C65C.url = media/video_AD36C01A_B88D_30A3_41C5_A877E86015B5_it.mp4 videolevel_10005EB2_06EA_2C01_4163_60C5EC33C65C.posterURL = media/video_AD36C01A_B88D_30A3_41C5_A877E86015B5_poster_it.jpg videolevel_10017ED8_06EA_2C01_4191_C5F06F84D84E.url = media/video_AE47F20F_B893_10A1_4198_E924F087343B_it.mp4 videolevel_10017ED8_06EA_2C01_4191_C5F06F84D84E.posterURL = 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Questa è la Hall FTU, la sala che ospita il Frascati Tokamak Upgrade del C.R. ENEA di Frascati.
Questa macchina sarà smantellata a breve per lasciare il posto al DTT il Divertor Tokamak Test, il nuovo grande esperimento dell’ENEA nella fusione nucleare.
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All’interno di questa seconda cabina, anch’essa mantenuta ad un potenziale di 260 kiloVolt da terra, si trova la sorgente di ioni deuterio. Questi vengono prodotti ionizzando deuterio allo stato gassoso proveniente da una semplice bombola (il deuterio è un isotopo dell’idrogeno non difficile da separare). La ionizzazione avviene “bombardando” il deuterio con elettroni provenienti da un filamento caldo, simile ad una lampadina ad incandescenza. Una volta ionizzati gli atomi e le molecole di deuterio, questi vengono accelerati e trasportati verso un magnete dipolare: attraversandolo gli atomi e le molecole vengono deflessi con traiettorie diverse in funzione della massa. In questo modo possiamo filtrare solo gli atomi ed evitare che le molecole di deuterio parzialmente ionizzate entrino nello stadio di accelerazione finale.
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All’interno di questa seconda cabina, anch’essa mantenuta ad un potenziale di 260 kiloVolt da terra, si trova la sorgente di ioni deuterio. Questi vengono prodotti ionizzando deuterio allo stato gassoso proveniente da una semplice bombola (il deuterio è un isotopo dell’idrogeno non difficile da separare). La ionizzazione avviene “bombardando” il deuterio con elettroni provenienti da un filamento caldo, simile ad una lampadina ad incandescenza. Una volta ionizzati gli atomi e le molecole di deuterio, questi vengono accelerati e trasportati verso un magnete dipolare: attraversandolo gli atomi e le molecole vengono deflessi con traiettorie diverse in funzione della massa. In questo modo possiamo filtrare solo gli atomi ed evitare che le molecole di deuterio parzialmente ionizzate entrino nello stadio di accelerazione finale.
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All’interno sono collocati gli alimentatori per il funzionamento della sorgente: questi “vivono” ad un potenziale elettrico di 260 kiloVolt rispetto a terra, ed è per questo che la cabina che li contiene ha tutti gli angoli così arrotondati. Così infatti si previene l’ “effetto punta”, per il quale una scarica elettrica potrebbe generarsi tra la cabina e le pareti del bunker data l’elevata differenza di potenziale. A sinistra si vede il trasformatore di disaccoppiamento: non modifica la tensione di alimentazione ma serve a trasmettere l’alimentazione elettrica senza contatto tra la rete e la cabina, attraverso il principio di induzione elettromagnetica.
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All’interno sono collocati gli alimentatori per il funzionamento della sorgente: questi “vivono” ad un potenziale elettrico di 260 kiloVolt rispetto a terra, ed è per questo che la cabina che li contiene ha tutti gli angoli così arrotondati. Così infatti si previene l’ “effetto punta”, per il quale una scarica elettrica potrebbe generarsi tra la cabina e le pareti del bunker data l’elevata differenza di potenziale. A sinistra si vede il trasformatore di disaccoppiamento: non modifica la tensione di alimentazione ma serve a trasmettere l’alimentazione elettrica senza contatto tra la rete e la cabina, attraverso il principio di induzione elettromagnetica.
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All’uscita del magnete dipolare, gli atomi di deuterio ionizzati hanno già un’energia cinetica di 30 keV grazie al primo stadio di accelerazione. In questo tratto gli atomi subiscono un’accelerazione che li porta ad un’energia cinetica di 260 keV: questo avviene applicando ad una serie di elettrodi una differenza di potenziale tra l’uno e l’altro, in maniera crescente. Potremmo dire anche “decrescente”: abbiamo detto infatti che la cabina della sorgente si trova a 260 kiloVolt rispetto a terra. La polarità del potenziale tra la cabina e la terra è tale da accelerare gli ioni positivi, che passano da un potenziale di -260 kV a zero. In questo modo è possibile avvicinarsi alla parte finale dell’acceleratore, che sarà allo stesso potenziale di terra e quindi non rischierà di “fulminare” gli strumenti che si utilizzano per gli esperimenti.
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All’uscita del magnete dipolare, gli atomi di deuterio ionizzati hanno già un’energia cinetica di 30 keV grazie al primo stadio di accelerazione. In questo tratto gli atomi subiscono un’accelerazione che li porta ad un’energia cinetica di 260 keV: questo avviene applicando ad una serie di elettrodi una differenza di potenziale tra l’uno e l’altro, in maniera crescente. Potremmo dire anche “decrescente”: abbiamo detto infatti che la cabina della sorgente si trova a 260 kiloVolt rispetto a terra. La polarità del potenziale tra la cabina e la terra è tale da accelerare gli ioni positivi, che passano da un potenziale di -260 kV a zero. In questo modo è possibile avvicinarsi alla parte finale dell’acceleratore, che sarà allo stesso potenziale di terra e quindi non rischierà di “fulminare” gli strumenti che si utilizzano per gli esperimenti.
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Attraverso questi portelli, uno dei fasci laser principali, attraverso il foro più grande, e il fascio laser verde di diagnostica, attraverso il foro più piccolo, raggiungono la camera di interazione. Sulla stessa parete, oltre la porta, si trova il portello per l’altro fascio laser principale.
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Attraverso questo portello uno dei fasci laser principali raggiunge la camera di interazione. Sulla stessa parete, dietro al banco ottico, si trovano i portelli per l’altro fascio principale e per il fascio diagnostico.
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Ci troviamo all’interno della sala sperimentale del Frascati Neutron Generator FNG. In questo laboratorio utilizziamo un acceleratore di particelle, in questo caso ioni di deuterio, per indurre reazioni di fusione tra deuterio e trizio. Tramite queste reazioni produciamo un elevato flusso di neutroni: possiamo arrivare a generarne 100 miliardi al secondo! Il neutrone è una particella fondamentale priva di carica, con una massa simile a quella del protone; esponendo a questo flusso di neutroni campioni di materiali, oppure prototipi di rivelatori di particelle o altri strumenti elettronici, possiamo studiare gli effetti dell’interazione dei neutroni con la materia o la capacità di determinati strumenti di “vedere” i neutroni che li attraversano.
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Durante il ciclo termico il campione viene portato a 600 C per un’ora in atmosfera di aria, per rimuovere eventuali depositi di materiale non cristallino, ad esempio la grafite, che potrebbero essere presenti sulla superficie. In alcuni casi per ottenere una rimozione completa, è necessario ripetere il ciclo o integrarlo con un bagno chimico molto aggressivo. Il campione viene quindi portato presso il laboratorio della dottoressa Rosa Maria Montereali del nostro centro ricerche, dove la collega Sabina Botti, mediante la spettroscopia Raman, è in grado di ottenere rapidamente ed in modo affidabile una misura della qualità materiale depositato. Questo è molto importante perché deviazioni dovute a eventi accidentali (movimenti del campione non previsti, variazioni dei parametri per cause esterne) sono sempre possibili e possono avere effetti sulla qualità del materiale.
La spettroscopia Raman è eseguita su tutti i campioni depositati, sia in questa fase di avvio che nelle fasi successive.
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Durante il ciclo termico il campione viene portato a 600 C per un’ora in atmosfera di aria, per rimuovere eventuali depositi di materiale non cristallino, ad esempio la grafite, che potrebbero essere presenti sulla superficie. In alcuni casi per ottenere una rimozione completa, è necessario ripetere il ciclo o integrarlo con un bagno chimico molto aggressivo. Il campione viene quindi portato presso il laboratorio della dottoressa Rosa Maria Montereali del nostro centro ricerche, dove la collega Sabina Botti, mediante la spettroscopia Raman, è in grado di ottenere rapidamente ed in modo affidabile una misura della qualità materiale depositato. Questo è molto importante perché deviazioni dovute a eventi accidentali (movimenti del campione non previsti, variazioni dei parametri per cause esterne) sono sempre possibili e possono avere effetti sulla qualità del materiale.
La spettroscopia Raman è eseguita su tutti i campioni depositati, sia in questa fase di avvio che nelle fasi successive.
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I diamanti sintetici si producono partendo da un substrato, che può essere del silicio o un diamante cristallino di bassa qualità.
Substrati con distanza tra gli atomi (costante reticolare) diversa da quella del diamante naturale consentiranno di ottenere diamanti policristallini; invece da substrati di diamante monocristallino si avrà una crescita monocristallina, cioè un diamante formato da un singolo, grande cristallo.
Il substrato viene pesato, ne viene misurato lo spessore e quindi pulito accuratamente: la superficie deve essere esente da contaminanti o depositi di vario tipo, come polvere o altri residui.
Il ciclo di pulizia prevede vari passaggi con solventi (eliminazione delle sostanze grasse) e acidi (eliminazione delle sostanze organiche e dei residui metallici), fino alla rimozione completa di qualsiasi impurità.
Concluso il ciclo di lavaggio, i ricercatori effettuano un controllo visivo con un microscopio a basso ingrandimento per verificare che la superficie sia perfettamente pulita. Il substrato viene quindi lasciato in un bagno di alcol, pronto per l’uso!
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I diamanti sintetici si producono partendo da un substrato, che può essere del silicio o un diamante cristallino di bassa qualità.
Substrati con distanza tra gli atomi (costante reticolare) diversa da quella del diamante naturale consentiranno di ottenere diamanti policristallini; invece da substrati di diamante monocristallino si avrà una crescita monocristallina, cioè un diamante formato da un singolo, grande cristallo.
Il substrato viene pesato, ne viene misurato lo spessore e quindi pulito accuratamente: la superficie deve essere esente da contaminanti o depositi di vario tipo, come polvere o altri residui.
Il ciclo di pulizia prevede vari passaggi con solventi (eliminazione delle sostanze grasse) e acidi (eliminazione delle sostanze organiche e dei residui metallici), fino alla rimozione completa di qualsiasi impurità.
Concluso il ciclo di lavaggio, i ricercatori effettuano un controllo visivo con un microscopio a basso ingrandimento per verificare che la superficie sia perfettamente pulita. Il substrato viene quindi lasciato in un bagno di alcol, pronto per l’uso!
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I fasci principali, una volta superate le aperture nelle pareti della sala, vengono indirizzati verso la camera di interazione tramite una serie di specchi, posti alla sinistra e alla destra della camera stessa.
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I fasci principali, una volta superate le aperture nelle pareti della sala, vengono indirizzati verso la camera di interazione tramite una serie di specchi, posti alla sinistra e alla destra della camera stessa.
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I neutroni prodotti da FNG possono essere utilizzati come “sonde” per lo sviluppo di nuovi rivelatori di particelle, o per valutare il danneggiamento indotto su sistemi elettronici. In questi esperimenti, un apparato sperimentale viene posto ad una distanza dal bersaglio tale da ricevere il flusso di neutroni desiderato. Per misurare gli effetti dei neutroni, il sistema viene tipicamente collegato ad una strumentazione di alimentazione, controllo e acquisizione dati in tempo reale. La lettura degli strumenti avviene dall’esterno della hall sperimentale, attraverso connessioni che attraversano le schermature verso la sala controllo.
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Il materiale di buona qualità viene inviato a una ditta specializzata, che separa il substrato originale dallo strato cresciuto. Ai ricercatori ritorna una “mattonella” di materiale molto puro, il diamante, che potrà essere utilizzato per ottenere il dispositivo finale, unitamente al vecchio substrato riutilizzabile per una nuova deposizione. In particolare il laboratorio produce sensori. Come prima cosa il diamante viene contattato: in un’apposita camera da vuoto, vengono depositati sulla sua superficie dei contatti metallici con un processo di evaporazione. Una maschera, posizionata sul campione, consente di realizzare con accuratezza il disegno del metallo. Alla fine del procedimento, che viene ripetuto su ambo le facce del diamante, il sensore è pronto. Posizionato in un opportuno alloggiamento, verrà dapprima provato e poi usato come rivelatore.
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Il piano equatoriale della macchina sperimentale Proto-sphera, che studia la fusione controllata.
La macchina è rinchiusa in una camera da vuoto trasparente, un cilindro di perspex spesso 9 cm, alto 1.7 m e di diametro interno 2 m, la più grande camera da vuoto non metallica dotata di finestre diagnostiche al mondo.
Si vedono alcune diagnostiche installate sulle finestre diagnostiche, tali finestre sono necessarie poiché la camera da vuoto è trasparente solo per la luce visibile e una pellicola sottile di policarbonato al suo interno evita inoltre (per motivi di sicurezza) la fuoriuscita dei raggi UV prodotti dal plasma.
Quindi per osservare le restanti bande dello spettro elettromagnetico, dalle microonde all’infrarosso e poi dall’ultravioletto ai raggi X molli sono state scavate nel perspex 20 finestre circolari.
La macchina è in funzione da 5 anni: i primi 3 sono stati necessari per ottenere in modo soddisfacente la colonna centrale di plasma, i 2 anni successivi sono stati impiegati per ottenere con successo la ciambella di plasma che si avvolge intorno alla colonna centrale di plasma. Gas diversi danno colori diversi al plasma, l’Argon produce un plasma blu, l’Elio un plasma giallo dorato e infine l’Idrogeno un plasma rosso-rosa.
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Il primo amplificatore, detto “Oscillatore”, è dove viene generato il primo impulso laser infrarosso, con una durata temporale di 50 miliardesimi di secondo, un’energia di circa 100 milliJoule e un diametro di circa 3 mm. La durata di questo impulso viene poi ridotta a 3 miliardesimi di secondo e il suo diametro progressivamente allargata. Alla fine della catena di amplificazione, si ottengono due impulsi aventi ciascuno un’energia di circa 100 Joule e un diametro di 75 mm.
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Il primo amplificatore, detto “Oscillatore”, è dove viene generato il primo impulso laser infrarosso, con una durata temporale di 50 miliardesimi di secondo, un’energia di circa 100 milliJoule e un diametro di circa 3 mm. La durata di questo impulso viene poi ridotta a 3 miliardesimi di secondo e il suo diametro progressivamente allargata. Alla fine della catena di amplificazione, si ottengono due impulsi aventi ciascuno un’energia di circa 100 Joule e un diametro di 75 mm.
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Il secondo filtro spaziale sotto vuotomigliora il profilo spaziale del fascio laser per l’ultima fase di amplificazione. Questo filtro, a differenza del primo, funziona sotto vuoto, a causa dell’incremento di energia del fascio realizzato dai precedenti amplificatori. Subito dopo il filtro spaziale, il fascio laser viene diviso in due fasci di uguale energia da un sistema ottico detto beam-splitter. Ognuno dei due fasci verrà poi ancora amplificato fino alla massima energia.
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Il secondo filtro spaziale sotto vuotomigliora il profilo spaziale del fascio laser per l’ultima fase di amplificazione. Questo filtro, a differenza del primo, funziona sotto vuoto, a causa dell’incremento di energia del fascio realizzato dai precedenti amplificatori. Subito dopo il filtro spaziale, il fascio laser viene diviso in due fasci di uguale energia da un sistema ottico detto beam-splitter. Ognuno dei due fasci verrà poi ancora amplificato fino alla massima energia.
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Il substrato, ben pulito, viene posizionato al centro della camera di deposizione, così da essere visibile al misuratore di temperatura (pirometro) e alla sua telecamera.
Si avvia quindi un ciclo di pompaggio ad alto vuoto: creare e mantenere il vuoto all’interno della camera consente una completa pulizia dell’intero ambiente. Per ottenere valori di vuoto limite molto buoni, questa fase può durare anche una notte intera.
Il processo di deposizione vero e proprio può quindi iniziare: viene immesso gas Idrogeno ultrapuro e innescata la scarica a microonde, per arrivare, dopo circa un’ora, ai valori di pressione e temperatura prescelti per la crescita. Una volta a regime, si ammette anche gas Metano, ultrapuro e la deposizione inizia; questa fase può durare decine di ore o giorni, fino ad ottenere un campione con lo spessore desiderato.
Un software dedicato controlla e registra i dati di pressione, temperatura e potenza immessa nella scarica.
Completata la deposizione, il campione viene raffreddato fino a circa 500 C diminuendo gradualmente la potenza di scarica, e quindi estratto dalla camera. Ma il processo non è ancora finito!
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Il substrato, ben pulito, viene posizionato al centro della camera di deposizione, così da essere visibile al misuratore di temperatura (pirometro) e alla sua telecamera.
Si avvia quindi un ciclo di pompaggio ad alto vuoto: creare e mantenere il vuoto all’interno della camera consente una completa pulizia dell’intero ambiente. Per ottenere valori di vuoto limite molto buoni, questa fase può durare anche una notte intera.
Il processo di deposizione vero e proprio può quindi iniziare: viene immesso gas Idrogeno ultrapuro e innescata la scarica a microonde, per arrivare, dopo circa un’ora, ai valori di pressione e temperatura prescelti per la crescita. Una volta a regime, si ammette anche gas Metano, ultrapuro e la deposizione inizia; questa fase può durare decine di ore o giorni, fino ad ottenere un campione con lo spessore desiderato.
Un software dedicato controlla e registra i dati di pressione, temperatura e potenza immessa nella scarica.
Completata la deposizione, il campione viene raffreddato fino a circa 500 C diminuendo gradualmente la potenza di scarica, e quindi estratto dalla camera. Ma il processo non è ancora finito!
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In questa sala vengono prodotti i due impulsi laser tramite due catene di amplificatori. Gli impulsi poi raggiungono la sala della camera sperimentale attraverso due portelli
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L'otturatore elettroottico protegge la catena di amplificazione a bassa energia, che lo precede, dai riflessi di luce spuri che potrebbero provenire dalla catena di amplificazione ad alta energia, che lo segue. Respingendo questi riflessi si evita che possano entrare nella catena di amplificazione a bassa energia e venire amplificati e danneggiare le ottiche. Inoltre l’otturatore elettroottico preleva una porzione del fascio laser principale, che viene poi convertito in luce verde, ridotto in durata a circa 0.6 miliardesimi di secondo e viene usato come fascio laser verde di diagnostica.
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L'otturatore elettroottico protegge la catena di amplificazione a bassa energia, che lo precede, dai riflessi di luce spuri che potrebbero provenire dalla catena di amplificazione ad alta energia, che lo segue. Respingendo questi riflessi si evita che possano entrare nella catena di amplificazione a bassa energia e venire amplificati e danneggiare le ottiche. Inoltre l’otturatore elettroottico preleva una porzione del fascio laser principale, che viene poi convertito in luce verde, ridotto in durata a circa 0.6 miliardesimi di secondo e viene usato come fascio laser verde di diagnostica.
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La camera di interazione è costituita da una sfera di acciaio di circa un metro e mezzo di diametro, al cui interno viene realizzato un vuoto spinto. Alla sinistra e alla destra della camera si trovano due finestre che permettono ai fasci laser principali di entrare, mentre i fasci verdi diagnostici passano attraverso la finestra posta sulla parte anteriore. La camera ospita all’interno le lenti di focalizzazione dei fasci laser e alcuni strumenti diagnostici, mentre altri sono installati sulle aperture perimetrali della camera stessa.
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La camera di interazione è costituita da una sfera di acciaio di circa un metro e mezzo di diametro, al cui interno viene realizzato un vuoto spinto. Alla sinistra e alla destra della camera si trovano due finestre che permettono ai fasci laser principali di entrare, mentre i fasci verdi diagnostici passano attraverso la finestra posta sulla parte anteriore. La camera ospita all’interno le lenti di focalizzazione dei fasci laser e alcuni strumenti diagnostici, mentre altri sono installati sulle aperture perimetrali della camera stessa.
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La macchina Proto-sphera è basata sugli stessi principi di fisica su cui fanno affidamento i Tokamak e genera una ciambella di plasma (detta toro), del tutto analoga a quella dei Tokamak. Nei Tokamak però la ciambella di plasma si avvolge intorno ad un palo metallico, cioè un conduttore metallico.
All’interno della camera da vuoto di Proto-sphera invece non c’è niente e il plasma si avvolge intorno ad una colonna centrale pure lei costituita da un plasma. La presenza contemporanea dei due plasmi di forma diversa consente in linea di principio un’impostazione autoconsistente: la colonna centrale non solo crea e sostiene la ciambella di plasma ma può altresì riscaldarla. Il laboratorio ha l’obiettivo di raggiungere in questo modo le temperature necessarie a innescare reazioni di fusione termonucleare controllata.
La macchina sperimentale ha anche un significato astrofisico, infatti in natura sono comuni configurazioni di plasma molto simili a quelle che si ottengono in laboratorio con Proto-sphera, in cui una ciambella di plasma o polveri si avvolge intorno ad un getto di plasma, spesso costituito da particelle ad alta energia.
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Le simulazioni “Monte Carlo”, che stimano il flusso di particelle attraverso la materia e le reciproche interazioni, hanno bisogno di esperimenti di verifica delle previsioni numeriche. Sono i cosiddetti “esperimenti benchmark”: un modello composto da materiali diversi viene posto davanti al fascio di neutroni, ed equipaggiato con rivelatori attivi o passivi al suo interno. Questi misurano il flusso di particelle, il loro spettro e l’energia rilasciata nel materiale. Riproducendo lo stesso modello attraverso una simulazione, è possibile misurare lo scostamento della previsione numerica dalla realtà, e calibrare la risposta della simulazione in modo che sia più realistica.
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L’assenza di un palo centrale metallico consente una geometria molto più semplice per la camera da vuoto, che non è più toroidale come nel caso dei Tokamak, ma diventa un semplice cilindro vuoto. Questo consente lo smontaggio della macchina sperimentale in modo banale: le componenti meccaniche superiori vengono estratte dall’alto e quelle inferiori dal basso.
Il fenomeno della produzione della ciambella di plasma è una specie di “metamorfosi”, analoga a quello della produzione di anelli di fumo dal getto di fumo di una sigaretta. In fisica tali fenomeni di cambiamento di forma vengono chiamati fenomeni di “auto-organizzazione”.
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Ogni amplificatore lungo il percorso ottico del laser contribuisce ad incrementare l’energia del fascio che lo attraversa, a spese dell’energia immagazzinata nella barra di vetro arricchito con Neodimio che costituisce quello che viene detto “mezzo attivo” del laser. Questo amplificatore è l’ultimo della catena di uno dei due fasci, che qui raggiunge i 75 mm di diametro e l’energia massima di circa 100 Joule.
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Ogni amplificatore lungo il percorso ottico del laser contribuisce ad incrementare l’energia del fascio che lo attraversa, a spese dell’energia immagazzinata nella barra di vetro arricchito con Neodimio che costituisce quello che viene detto “mezzo attivo” del laser. Questo amplificatore è l’ultimo della catena di uno dei due fasci, che qui raggiunge i 75 mm di diametro e l’energia massima di circa 100 Joule.
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Poiché è molto rischioso essere presenti nella sala laser e nella sala della camera di interazione durante il funzionamento del laser, il laboratorio è dotato di un accurato sistema di procedure che permettono di poter svolgere l’esperimento in completa sicurezza. Tale sistema comprende l’impiego di otto telecamere che monitorano ogni angolo dei due ambienti; queste immagini, unite all’ispezione dei locali, precedente all’avvio del laser, da parte dei tecnici del laboratorio, permettono la completa sicurezza delle operazioni di sperimentazione con il laser.
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Questa postazione è dedicata al controllo delle caratteristiche dell’esperimento e delle diagnostiche, che vengono riassunte in un database archiviato in remoto, assieme ai dati sperimentali raccolti.
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Questi sono degli elettromagneti particolari: invece di avere due semplici poli magnetici opposti uno di fronte all’altro, i quadrupoli alternano un polo magnetico N ad uno P, in uno schema a croce intorno al fascio di particelle accelerate. Questa disposizione crea un campo magnetico che comprime il fascio in una direzione trasversale, e lo allarga nell’altra. Alternando più quadrupoli ruotandoli rispetto all’asse del fascio è possibile focalizzarlo in modo che le particelle, in questo caso ioni deuterio, siano più dense possibile intorno all’asse del fascio
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Questi sono degli elettromagneti particolari: invece di avere due semplici poli magnetici opposti uno di fronte all’altro, i quadrupoli alternano un polo magnetico N ad uno P, in uno schema a croce intorno al fascio di particelle accelerate. Questa disposizione crea un campo magnetico che comprime il fascio in una direzione trasversale, e lo allarga nell’altra. Alternando più quadrupoli ruotandoli rispetto all’asse del fascio è possibile focalizzarlo in modo che le particelle, in questo caso ioni deuterio, siano più dense possibile intorno all’asse del fascio
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Questo rack ospita gli oscilloscopi utilizzati per raccogliere i segnali elettrici inviati dalle diagnostiche. Tali segnali vengono trasportati dalla sala della camera di interazione alla sala controllo tramite cavi posti sotto al pavimento. Gli oscilloscopi vengono controllati simultaneamente in remoto dal sistema di acquisizione dati.
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Questo è il laboratorio Proto-sphera del C.R. ENEA di Frascati. In questo laboratorio studiamo la fusione controllata con un sistema di confinamento magnetico innovativo.
La fusione è la reazione nucleare attraverso la quale si genera l’energia sulle stelle, compreso il nostro sole, ma è molto difficile da replicare artificialmente sulla Terra perché richiede l’utilizzo di plasma a temperature elevatissime. Il confinamento magnetico, che come dice il nome, impiega campi magnetici molto potenti per confinare e gestire il plasma, viene studiato fin dagli anni ‘60 con macchine chiamate Tokamak.
La macchina Proto-sphera è stata messa a punto per superare i problemi ancora irrisolti dalla tecnologia basata sui Tokamak, che richiede temperature elevate e complicati sistemi di controllo.
Il plasma, che è stato definito il quarto stato della materia, costituisce più del 99% della materia conosciuta nell'Universo: si trovano infatti sotto forma di plasma il Sole, le stelle e le nebulose. Il plasma generato da Proto-sphera ha una configurazione molto diffusa nell’universo e questo apre un altro grande settore di studio.
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Questo è il laboratorio Proto-sphera del C.R. ENEA di Frascati. In questo laboratorio studiamo la fusione controllata con un sistema di confinamento magnetico innovativo.
La fusione è la reazione nucleare attraverso la quale si genera l’energia sulle stelle, compreso il nostro sole, ma è molto difficile da replicare artificialmente sulla Terra perché richiede l’utilizzo di plasma a temperature elevatissime. Il confinamento magnetico, che come dice il nome, impiega campi magnetici molto potenti per confinare e gestire il plasma, viene studiato fin dagli anni ‘60 con macchine chiamate Tokamak.
La macchina Proto-sphera è stata messa a punto per superare i problemi ancora irrisolti dalla tecnologia basata sui Tokamak, che richiede temperature elevate e complicati sistemi di controllo.
Il plasma, che è stato definito il quarto stato della materia, costituisce più del 99% della materia conosciuta nell'Universo: si trovano infatti sotto forma di plasma il Sole, le stelle e le nebulose. Il plasma generato da Proto-sphera ha una configurazione molto diffusa nell’universo e questo apre un altro grande settore di studio.
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Sei nel laboratorio Diamanti, il laboratorio dedicato alla produzione di diamanti sintetici del C.R. ENEA di Frascati. È un laboratorio tecnologicamente molto avanzato dove vengono prodotti diamanti sintetici che non finiranno mai in una gioielleria: potranno essere utilizzati come rilevatori di radiazioni nell’industria, nel settore medicale della radioterapia, o in sistemi per la fusione nucleare.
Le caratteristiche del diamante, di durezza, trasparenza, conducibilità termica e resistenza sono note, ma non tutti sanno che può essere attraversato da raggi X, fotoni, neutroni e particelle cariche come quelle alfa e i protoni, senza esserne danneggiato e che al passaggio della radiazione emette un segnale elettrico ricco di informazioni utili. Un diamante del nostro laboratorio è accuratamente progettato e caratterizzato per essere un sensore efficiente: nasce da una tecnologia avanzata per contribuire all’avanzamento tecnologico.
Scopri quali sono le apparecchiature che utilizziamo nelle 5 fasi di produzione: 1. preparazione del substrato; 2. Processo di deposizione; 3. Misurazioni; 4. Ciclo termico; 5. Caratterizzazione.
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Su questo banco, un sistema ottico di specchi e prismi divide il fascio laser verde di diagnostica in quattro fasci, ognuno con una durata di circa 0,6 miliardesimi di secondo, e permette di regolare il ritardo relativo. I fasci illuminano quindi il bersaglio in modo trasversale ad istanti diversi per studiare l’evoluzione del plasma nel tempo.
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Su questo banco, un sistema ottico di specchi e prismi divide il fascio laser verde di diagnostica in quattro fasci, ognuno con una durata di circa 0,6 miliardesimi di secondo, e permette di regolare il ritardo relativo. I fasci illuminano quindi il bersaglio in modo trasversale ad istanti diversi per studiare l’evoluzione del plasma nel tempo.
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Su questo tavolo si trovano i computer necessari al controllo e alla raccolta dei dati di tutte le diagnostiche del laboratorio ABC, che funzionano contemporaneamente ad ogni esperimento. Grazie all’elevato numero di diagnostiche, sviluppate e gestite dal personale del laboratorio stesso, il laboratorio fornisce un’elevatissima capacità di indagine delle proprietà del plasma generato durante l’interazione, nonché della radiazione prodotta, costituita sia da raggi UV- X che da particelle cariche accelerate e da impulsi elettromagnetici intensi (EMP).
In alto si può vedere un monitor che riporta lo stato del sistema di sicurezza dell’impianto.
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Tramite questa postazione il personale del laboratorio controlla il corretto caricamento dei banchi di condensatori che alimentano l’impianto e preme il pulsante di azionamento del laser quando la massima energia immagazzinata negli amplificatori è raggiunta.
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Un fascio di particelle, per propagarsi una volta accelerato, ha bisogno di un percorso privo di ostacoli. Per questo, gli acceleratori utilizzano dei “tubi da vuoto” all’interno dei quali viene creato un vuoto spinto, arrivando a pressioni pari a frazioni di milionesimo della pressione atmosferica. In questo modo la probabilità che il fascio di deuterio incontri una molecola di ossigeno, azoto o altro gas presente in atmosfera viene drasticamente ridotta, ed il fascio si propaga quasi senza ostacoli.
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Una volta cresciuto, il campione viene pesato e ne viene misurato lo spessore, per stabilire con precisione la quantità di materiale depositato, quindi viene sottoposta ad un ciclo termico.
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Una volta cresciuto, il campione viene pesato e ne viene misurato lo spessore, per stabilire con precisione la quantità di materiale depositato, quindi viene sottoposta ad un ciclo termico.
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Questo è il termine del percorso del fascio di deuterio di FNG: gli ioni arrivano su un bersaglio di rame su cui è depositato uno strato di titanio. Il titanio è in grado di trattenere grandi quantità di atomi di trizio, un altro isotopo dell’idrogeno che, se bersagliato con deuterio alla giusta energia cinetica, da luogo a reazioni di “fusione”. I nuclei dei due elementi si fondono insieme per una frazione infinitesima di tempo, per poi separarsi in un neutrone ed un nucleo di elio. L’energia dei due prodotti della fusione è definita dalla “cinematica” della reazione nucleare, ed è di 14.1 MeV per il neutrone e 3.5 MeV per il nucleo di elio (anche detto particella alfa).
Le particella alfa si arrestano nel piccolo spessore del bersaglio o nel tubo da vuoto, mentre i neutroni si propagano nell’ambiente attorno al bersaglio, e possono essere utilizzati per diversi tipi di esperimenti.
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Questo è il termine del percorso del fascio di deuterio di FNG: gli ioni arrivano su un bersaglio di rame su cui è depositato uno strato di titanio. Il titanio è in grado di trattenere grandi quantità di atomi di trizio, un altro isotopo dell’idrogeno che, se bersagliato con deuterio alla giusta energia cinetica, da luogo a reazioni di “fusione”. I nuclei dei due elementi si fondono insieme per una frazione infinitesima di tempo, per poi separarsi in un neutrone ed un nucleo di elio. L’energia dei due prodotti della fusione è definita dalla “cinematica” della reazione nucleare, ed è di 14.1 MeV per il neutrone e 3.5 MeV per il nucleo di elio (anche detto particella alfa).
Le particella alfa si arrestano nel piccolo spessore del bersaglio o nel tubo da vuoto, mentre i neutroni si propagano nell’ambiente attorno al bersaglio, e possono essere utilizzati per diversi tipi di esperimenti.
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Questa è la Hall FTU, la sala che ospita il Frascati Tokamak Upgrade del C.R. ENEA di Frascati.
Questa macchina sarà smantellata a breve per lasciare il posto al DTT il Divertor Tokamak Test, il nuovo grande esperimento dell’ENEA nella fusione nucleare.
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Questo è il laboratorio ABC del Centro ENEA di Frascati, che ospita il laser con la più alta energia per impulso presente in Italia, anche se realizzato negli anni ’80. L’impianto, grazie ai numerosi amplificatori basati su barre di vetro arricchito con Neodimio, è in grado di produrre due fasci laser infrarossi con una durata temporale di 3 miliardesimi di secondo e con un’energia di 100 Joule l’uno. I fasci laser vengono focalizzati su un bersaglio posto al centro di una camera di interazione, facendo evaporare il materiale e creando plasma. L’impianto viene utilizzato per ricerche in generale sull’interazione laser materia ad alta energia ed a supporto dello sviluppo della fusione nucleare a confinamento inerziale, che si propone di produrre energia tramite la fusione di nuclei di deuterio e trizio, due isotopi dell’idrogeno, innescata da laser di alta energia e potenza. Vengono studiate le proprietà del plasma e delle radiazioni generate durante l’interazione, come i raggi X, le particelle cariche accelerate e gli impulsi elettromagnetici a radiofrequenza-microonde ad alta intensità (EMP).
### Title window_A699379B_D10B_D019_41EA_90BF28E5D955.title = 1 - Preparazione del substrato window_0A731032_1ABC_D844_41A8_9543290E9A33.title = Amplificatore “M-75” window_09758FE6_10A7_C6BD_41AC_118398A26304.title = Amplificatore “M-75” window_073EACE9_10A5_CAB7_41AA_B3A070135EC9.title = Banco per i fasci laser window_069F6F56_10BE_C79C_41A5_BB23593C8DFE.title = Banco per i fasci laser window_E88D0FA7_F9F7_1DAF_41E3_8C84CB45AFE4.title = Bersaglio di titanio e trizio window_DF60531F_C753_7D95_4180_7FD90945A192.title = Bersaglio di titanio e trizio window_D03002A5_C751_3CB5_41C0_6F9066A0634C.title = Cabina di alimentazione window_DF17E6F4_C751_0494_41E6_A7482D6E04C8.title = Cabina di alimentazione window_F037385F_C32D_1EAE_41E0_F745AACFEBD3.title = Camera di deposizione window_FAF42790_C323_11B1_41AB_18724133A0B3.title = Camera di deposizione window_0958A53F_10AE_DB8C_4195_6797AD70745D.title = Camera di interazione window_1467EE9E_06BE_2C01_4184_4C081E373221.title = Camera di interazione window_F030C867_C32D_1E9F_4174_F88CE6471C50.title = Ciclo termico window_F0706740_C327_3291_41C6_09A58DED4260.title = Ciclo termico window_DEB7EB54_C6D1_0D94_41D1_0305C8F5CE42.title = Dentro la sfera window_DD5670DD_C6DF_3C94_41E2_EDE984BA4966.title = Dentro la sfera window_DE9BFF9B_C771_049C_41E3_2837A9417245.title = Esperimento "benchmark" window_DE43E289_C771_1F7D_41D2_F36C721E3D51.title = Esperimento con sistemi attivi window_D393558E_E395_17AA_41E1_63274598EDAD.title = FTU - Frascati Tokamak Upgrade window_DD939821_FA3B_02A3_41DF_FC9A21019F4C.title = FTU - Frascati Tokamak Upgrade window_B957B2C0_D1FE_B068_41E4_C94E3FF8F97D.title = Il Piano equatoriale window_F9A8ADEF_C32F_116E_41D5_485EA1417BB7.title = Il banco di preparazione del substrato window_AAB6C643_B9E9_CF92_41E6_8E2EBCBB88D5.title = LABORATORIO ABC window_F756EB69_C322_F293_41E8_4833644C8838.title = La caratterizzazione window_F6E07F49_C32D_3293_41E7_73B2D704D296.title = Laboratorio Diamanti window_E991FD01_F9EB_0263_41B1_BC15964478B7.title = Laboratorio FNG - Frascati Neutron Generator window_F0329871_C32D_1F73_41C8_52246A10A141.title = Le Misurazioni window_FA09260C_C32D_7291_41D2_408266689C0B.title = Le Misurazioni window_08E1D118_10AA_BB94_4181_DD773533D3B0.title = Oscillatore: dove tutto ha inizio window_0A884039_1ABC_3844_41B8_9A51E0870E0E.title = Oscillatore: dove tutto ha inizio window_08B6BB9B_10A5_4E94_41B0_51D06F536808.title = Otturatore elettroottico window_15F244E1_06B6_DC00_4186_6D5C798215E1.title = Otturatore elettroottico window_07597D9C_10A5_4A8D_41A2_F1F0342D2E98.title = Pannello di Controllo window_06F7557D_10BD_FB8C_4193_C2A24B6C6DE2.title = Portelli per fasci laser window_09769DF6_10AD_4A9C_41A0_D30702EDDC2B.title = Portello per fascio laser window_08E99D1B_10A5_4B8B_41AA_4731A0C68A8A.title = Postazione di controllo window_842B5E2D_BC3D_44B1_41E0_7F4A30820BE0.title = Proto-sphera window_8DD1F2D7_BC3B_BD91_41E0_789F65869AF5.title = Proto-sphera window_D04F12AC_C751_3CBB_4164_1ED4F9822F98.title = Quadrupoli window_DF6C5154_C751_1DEB_41C7_496B7FD23B26.title = Quadrupoli window_09D93AD1_10BA_CE94_41A5_2E1CD2F34CE2.title = Rack di oscilloscopi window_07FE1DC0_10A5_4AF5_419A_D8A562BF0CA2.title = Sala laser window_08793DE8_10A6_CAB5_41A2_A89FA7739062.title = Secondo filtro spaziale window_1519C020_06B6_3400_4168_0875F7788468.title = Secondo filtro spaziale window_077CD4D8_10A5_DA94_417D_F65FEDE068AF.title = Sistema di telecamere di sicurezza window_08A7BC38_10BB_4995_41AF_881F6E709EBA.title = Sistemi di acquisizione dati e sicurezza window_DEF5EC70_C751_0BAB_41CF_A82BFAA6F26A.title = Sorgente di ioni deuterio window_AF133915_DEFE_D899_41E2_44456F12D276.title = Sorgente di ioni deuterio window_06D5B014_10AD_799C_419C_6944DF27A07B.title = Specchi di trasporto dei fasci principali window_06169830_10BF_C995_41A4_2799A2C19B95.title = Specchi di trasporto dei fasci principali window_E8571219_F9E9_0663_41C0_3E17593A7575.title = Stadio di accelerazione window_EABAE01A_F9F7_0266_41DA_857BE025C554.title = Stadio di accelerazione window_DFDC0FDA_C773_049F_41D3_EB71D059E846.title = Tubo a vuoto ## Skin ### Button Button_062AF830_1140_E215_418D_D2FC11B12C47.label = INIZIA LA VISITA Button_062AF830_1140_E215_418D_D2FC11B12C47_mobile.label = INIZIA LA VISITA ### Dropdown DropDown_B6639F45_94E1_7B7C_41E0_7281EA03DC71_mobile.label = DIAMANTI DropDown_057BFA20_3AA3_A1EE_41A9_8EE569D894A7_mobile.label = FTU DropDown_057BFA20_3AA3_A1EE_41A9_8EE569D894A7.label = HALL FTU DropDown_C7637156_E239_6B05_41D0_21B4981CA863.label = LAB. ABC DropDown_B6639F45_94E1_7B7C_41E0_7281EA03DC71.label = LAB. DIAMANTI DropDown_057B3A27_3AA3_A1F2_41C0_6BB995D79A09.label = LAB. FNG DropDown_05784A29_3AA3_A1FE_41B1_E2305F2F53BE.label = LAB. PROTO-SPHERA DropDown_057B3A27_3AA3_A1F2_41C0_6BB995D79A09_mobile.label = NPG DropDown_05784A29_3AA3_A1FE_41B1_E2305F2F53BE_mobile.label = PHOTOSPHERA ### Image Image_05314BAF_3AA1_A6F2_41CB_86A11240FA50.url = skin/Image_05314BAF_3AA1_A6F2_41CB_86A11240FA50_it.png Image_05314BAF_3AA1_A6F2_41CB_86A11240FA50_mobile.url = skin/Image_05314BAF_3AA1_A6F2_41CB_86A11240FA50_mobile_it.png Image_062A182F_1140_E20B_41B0_9CB8FFD6AA5A.url = skin/Image_062A182F_1140_E20B_41B0_9CB8FFD6AA5A_it.jpg Image_062A182F_1140_E20B_41B0_9CB8FFD6AA5A_mobile.url = skin/Image_062A182F_1140_E20B_41B0_9CB8FFD6AA5A_mobile_it.jpg Image_06C5BBA5_1140_A63F_41A7_E6D01D4CC397.url = skin/Image_06C5BBA5_1140_A63F_41A7_E6D01D4CC397_it.jpg Image_06C5BBA5_1140_A63F_41A7_E6D01D4CC397_mobile.url = skin/Image_06C5BBA5_1140_A63F_41A7_E6D01D4CC397_mobile_it.jpg Image_0B48D65D_11C0_6E0F_41A2_4D6F373BABA0.url = skin/Image_0B48D65D_11C0_6E0F_41A2_4D6F373BABA0_it.jpg Image_0B48D65D_11C0_6E0F_41A2_4D6F373BABA0_mobile.url = skin/Image_0B48D65D_11C0_6E0F_41A2_4D6F373BABA0_mobile_it.jpg Image_EB14A03A_F9FF_02A1_41C1_85F996608C6E.url = skin/Image_EB14A03A_F9FF_02A1_41C1_85F996608C6E_it.png ### Label Label_0C5F23A8_3BA0_A6FF_419F_468451E37918_mobile.text = Centro Richerche Frascati Label_0C5F13A8_3BA0_A6FF_41BD_E3D21CFCE151_mobile.text = ENEA Label_0E9CEE5D_36F3_E64E_419C_5A94FA5D3CA1.text = Virtual Tour ### Multiline Text htmlText_CC9DBDC8_E3B5_1796_41E2_CE35A23AA6C3.html =
Questa è la Hall FTU, la sala che ospita il Frascati Tokamak Upgrade del C.R. ENEA di Frascati.
Questa macchina sarà smantellata a breve per lasciare il posto al DTT il Divertor Tokamak Test, il nuovo grande esperimento dell’ENEA nella fusione nucleare.
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All’interno di questa seconda cabina, anch’essa mantenuta ad un potenziale di 260 kiloVolt da terra, si trova la sorgente di ioni deuterio. Questi vengono prodotti ionizzando deuterio allo stato gassoso proveniente da una semplice bombola (il deuterio è un isotopo dell’idrogeno non difficile da separare). La ionizzazione avviene “bombardando” il deuterio con elettroni provenienti da un filamento caldo, simile ad una lampadina ad incandescenza. Una volta ionizzati gli atomi e le molecole di deuterio, questi vengono accelerati e trasportati verso un magnete dipolare: attraversandolo gli atomi e le molecole vengono deflessi con traiettorie diverse in funzione della massa. In questo modo possiamo filtrare solo gli atomi ed evitare che le molecole di deuterio parzialmente ionizzate entrino nello stadio di accelerazione finale.
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All’interno di questa seconda cabina, anch’essa mantenuta ad un potenziale di 260 kiloVolt da terra, si trova la sorgente di ioni deuterio. Questi vengono prodotti ionizzando deuterio allo stato gassoso proveniente da una semplice bombola (il deuterio è un isotopo dell’idrogeno non difficile da separare). La ionizzazione avviene “bombardando” il deuterio con elettroni provenienti da un filamento caldo, simile ad una lampadina ad incandescenza. Una volta ionizzati gli atomi e le molecole di deuterio, questi vengono accelerati e trasportati verso un magnete dipolare: attraversandolo gli atomi e le molecole vengono deflessi con traiettorie diverse in funzione della massa. In questo modo possiamo filtrare solo gli atomi ed evitare che le molecole di deuterio parzialmente ionizzate entrino nello stadio di accelerazione finale.
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All’interno sono collocati gli alimentatori per il funzionamento della sorgente: questi “vivono” ad un potenziale elettrico di 260 kiloVolt rispetto a terra, ed è per questo che la cabina che li contiene ha tutti gli angoli così arrotondati. Così infatti si previene l’ “effetto punta”, per il quale una scarica elettrica potrebbe generarsi tra la cabina e le pareti del bunker data l’elevata differenza di potenziale. A sinistra si vede il trasformatore di disaccoppiamento: non modifica la tensione di alimentazione ma serve a trasmettere l’alimentazione elettrica senza contatto tra la rete e la cabina, attraverso il principio di induzione elettromagnetica.
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All’interno sono collocati gli alimentatori per il funzionamento della sorgente: questi “vivono” ad un potenziale elettrico di 260 kiloVolt rispetto a terra, ed è per questo che la cabina che li contiene ha tutti gli angoli così arrotondati. Così infatti si previene l’ “effetto punta”, per il quale una scarica elettrica potrebbe generarsi tra la cabina e le pareti del bunker data l’elevata differenza di potenziale. A sinistra si vede il trasformatore di disaccoppiamento: non modifica la tensione di alimentazione ma serve a trasmettere l’alimentazione elettrica senza contatto tra la rete e la cabina, attraverso il principio di induzione elettromagnetica.
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All’uscita del magnete dipolare, gli atomi di deuterio ionizzati hanno già un’energia cinetica di 30 keV grazie al primo stadio di accelerazione. In questo tratto gli atomi subiscono un’accelerazione che li porta ad un’energia cinetica di 260 keV: questo avviene applicando ad una serie di elettrodi una differenza di potenziale tra l’uno e l’altro, in maniera crescente. Potremmo dire anche “decrescente”: abbiamo detto infatti che la cabina della sorgente si trova a 260 kiloVolt rispetto a terra. La polarità del potenziale tra la cabina e la terra è tale da accelerare gli ioni positivi, che passano da un potenziale di -260 kV a zero. In questo modo è possibile avvicinarsi alla parte finale dell’acceleratore, che sarà allo stesso potenziale di terra e quindi non rischierà di “fulminare” gli strumenti che si utilizzano per gli esperimenti.
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All’uscita del magnete dipolare, gli atomi di deuterio ionizzati hanno già un’energia cinetica di 30 keV grazie al primo stadio di accelerazione. In questo tratto gli atomi subiscono un’accelerazione che li porta ad un’energia cinetica di 260 keV: questo avviene applicando ad una serie di elettrodi una differenza di potenziale tra l’uno e l’altro, in maniera crescente. Potremmo dire anche “decrescente”: abbiamo detto infatti che la cabina della sorgente si trova a 260 kiloVolt rispetto a terra. La polarità del potenziale tra la cabina e la terra è tale da accelerare gli ioni positivi, che passano da un potenziale di -260 kV a zero. In questo modo è possibile avvicinarsi alla parte finale dell’acceleratore, che sarà allo stesso potenziale di terra e quindi non rischierà di “fulminare” gli strumenti che si utilizzano per gli esperimenti.
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Attraverso questi portelli, uno dei fasci laser principali, attraverso il foro più grande, e il fascio laser verde di diagnostica, attraverso il foro più piccolo, raggiungono la camera di interazione. Sulla stessa parete, oltre la porta, si trova il portello per l’altro fascio laser principale.
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Attraverso questo portello uno dei fasci laser principali raggiunge la camera di interazione. Sulla stessa parete, dietro al banco ottico, si trovano i portelli per l’altro fascio principale e per il fascio diagnostico.
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Ci troviamo all’interno della sala sperimentale del Frascati Neutron Generator FNG. In questo laboratorio utilizziamo un acceleratore di particelle, in questo caso ioni di deuterio, per indurre reazioni di fusione tra deuterio e trizio. Tramite queste reazioni produciamo un elevato flusso di neutroni: possiamo arrivare a generarne 100 miliardi al secondo! Il neutrone è una particella fondamentale priva di carica, con una massa simile a quella del protone; esponendo a questo flusso di neutroni campioni di materiali, oppure prototipi di rivelatori di particelle o altri strumenti elettronici, possiamo studiare gli effetti dell’interazione dei neutroni con la materia o la capacità di determinati strumenti di “vedere” i neutroni che li attraversano.
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Durante il ciclo termico il campione viene portato a 600 C per un’ora in atmosfera di aria, per rimuovere eventuali depositi di materiale non cristallino, ad esempio la grafite, che potrebbero essere presenti sulla superficie. In alcuni casi per ottenere una rimozione completa, è necessario ripetere il ciclo o integrarlo con un bagno chimico molto aggressivo. Il campione viene quindi portato presso il laboratorio della dottoressa Rosa Maria Montereali del nostro centro ricerche, dove la collega Sabina Botti, mediante la spettroscopia Raman, è in grado di ottenere rapidamente ed in modo affidabile una misura della qualità materiale depositato. Questo è molto importante perché deviazioni dovute a eventi accidentali (movimenti del campione non previsti, variazioni dei parametri per cause esterne) sono sempre possibili e possono avere effetti sulla qualità del materiale.
La spettroscopia Raman è eseguita su tutti i campioni depositati, sia in questa fase di avvio che nelle fasi successive.
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Durante il ciclo termico il campione viene portato a 600 C per un’ora in atmosfera di aria, per rimuovere eventuali depositi di materiale non cristallino, ad esempio la grafite, che potrebbero essere presenti sulla superficie. In alcuni casi per ottenere una rimozione completa, è necessario ripetere il ciclo o integrarlo con un bagno chimico molto aggressivo. Il campione viene quindi portato presso il laboratorio della dottoressa Rosa Maria Montereali del nostro centro ricerche, dove la collega Sabina Botti, mediante la spettroscopia Raman, è in grado di ottenere rapidamente ed in modo affidabile una misura della qualità materiale depositato. Questo è molto importante perché deviazioni dovute a eventi accidentali (movimenti del campione non previsti, variazioni dei parametri per cause esterne) sono sempre possibili e possono avere effetti sulla qualità del materiale.
La spettroscopia Raman è eseguita su tutti i campioni depositati, sia in questa fase di avvio che nelle fasi successive.
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I diamanti sintetici si producono partendo da un substrato, che può essere del silicio o un diamante cristallino di bassa qualità.
Substrati con distanza tra gli atomi (costante reticolare) diversa da quella del diamante naturale consentiranno di ottenere diamanti policristallini; invece da substrati di diamante monocristallino si avrà una crescita monocristallina, cioè un diamante formato da un singolo, grande cristallo.
Il substrato viene pesato, ne viene misurato lo spessore e quindi pulito accuratamente: la superficie deve essere esente da contaminanti o depositi di vario tipo, come polvere o altri residui.
Il ciclo di pulizia prevede vari passaggi con solventi (eliminazione delle sostanze grasse) e acidi (eliminazione delle sostanze organiche e dei residui metallici), fino alla rimozione completa di qualsiasi impurità.
Concluso il ciclo di lavaggio, i ricercatori effettuano un controllo visivo con un microscopio a basso ingrandimento per verificare che la superficie sia perfettamente pulita. Il substrato viene quindi lasciato in un bagno di alcol, pronto per l’uso!
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I diamanti sintetici si producono partendo da un substrato, che può essere del silicio o un diamante cristallino di bassa qualità.
Substrati con distanza tra gli atomi (costante reticolare) diversa da quella del diamante naturale consentiranno di ottenere diamanti policristallini; invece da substrati di diamante monocristallino si avrà una crescita monocristallina, cioè un diamante formato da un singolo, grande cristallo.
Il substrato viene pesato, ne viene misurato lo spessore e quindi pulito accuratamente: la superficie deve essere esente da contaminanti o depositi di vario tipo, come polvere o altri residui.
Il ciclo di pulizia prevede vari passaggi con solventi (eliminazione delle sostanze grasse) e acidi (eliminazione delle sostanze organiche e dei residui metallici), fino alla rimozione completa di qualsiasi impurità.
Concluso il ciclo di lavaggio, i ricercatori effettuano un controllo visivo con un microscopio a basso ingrandimento per verificare che la superficie sia perfettamente pulita. Il substrato viene quindi lasciato in un bagno di alcol, pronto per l’uso!
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I fasci principali, una volta superate le aperture nelle pareti della sala, vengono indirizzati verso la camera di interazione tramite una serie di specchi, posti alla sinistra e alla destra della camera stessa.
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I fasci principali, una volta superate le aperture nelle pareti della sala, vengono indirizzati verso la camera di interazione tramite una serie di specchi, posti alla sinistra e alla destra della camera stessa.
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I neutroni prodotti da FNG possono essere utilizzati come “sonde” per lo sviluppo di nuovi rivelatori di particelle, o per valutare il danneggiamento indotto su sistemi elettronici. In questi esperimenti, un apparato sperimentale viene posto ad una distanza dal bersaglio tale da ricevere il flusso di neutroni desiderato. Per misurare gli effetti dei neutroni, il sistema viene tipicamente collegato ad una strumentazione di alimentazione, controllo e acquisizione dati in tempo reale. La lettura degli strumenti avviene dall’esterno della hall sperimentale, attraverso connessioni che attraversano le schermature verso la sala controllo.
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Il materiale di buona qualità viene inviato a una ditta specializzata, che separa il substrato originale dallo strato cresciuto. Ai ricercatori ritorna una “mattonella” di materiale molto puro, il diamante, che potrà essere utilizzato per ottenere il dispositivo finale, unitamente al vecchio substrato riutilizzabile per una nuova deposizione. In particolare il laboratorio produce sensori. Come prima cosa il diamante viene contattato: in un’apposita camera da vuoto, vengono depositati sulla sua superficie dei contatti metallici con un processo di evaporazione. Una maschera, posizionata sul campione, consente di realizzare con accuratezza il disegno del metallo. Alla fine del procedimento, che viene ripetuto su ambo le facce del diamante, il sensore è pronto. Posizionato in un opportuno alloggiamento, verrà dapprima provato e poi usato come rivelatore.
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Il piano equatoriale della macchina sperimentale Proto-sphera, che studia la fusione controllata.
La macchina è rinchiusa in una camera da vuoto trasparente, un cilindro di perspex spesso 9 cm, alto 1.7 m e di diametro interno 2 m, la più grande camera da vuoto non metallica dotata di finestre diagnostiche al mondo.
Si vedono alcune diagnostiche installate sulle finestre diagnostiche, tali finestre sono necessarie poiché la camera da vuoto è trasparente solo per la luce visibile e una pellicola sottile di policarbonato al suo interno evita inoltre (per motivi di sicurezza) la fuoriuscita dei raggi UV prodotti dal plasma.
Quindi per osservare le restanti bande dello spettro elettromagnetico, dalle microonde all’infrarosso e poi dall’ultravioletto ai raggi X molli sono state scavate nel perspex 20 finestre circolari.
La macchina è in funzione da 5 anni: i primi 3 sono stati necessari per ottenere in modo soddisfacente la colonna centrale di plasma, i 2 anni successivi sono stati impiegati per ottenere con successo la ciambella di plasma che si avvolge intorno alla colonna centrale di plasma. Gas diversi danno colori diversi al plasma, l’Argon produce un plasma blu, l’Elio un plasma giallo dorato e infine l’Idrogeno un plasma rosso-rosa.
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Il primo amplificatore, detto “Oscillatore”, è dove viene generato il primo impulso laser infrarosso, con una durata temporale di 50 miliardesimi di secondo, un’energia di circa 100 milliJoule e un diametro di circa 3 mm. La durata di questo impulso viene poi ridotta a 3 miliardesimi di secondo e il suo diametro progressivamente allargata. Alla fine della catena di amplificazione, si ottengono due impulsi aventi ciascuno un’energia di circa 100 Joule e un diametro di 75 mm.
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Il primo amplificatore, detto “Oscillatore”, è dove viene generato il primo impulso laser infrarosso, con una durata temporale di 50 miliardesimi di secondo, un’energia di circa 100 milliJoule e un diametro di circa 3 mm. La durata di questo impulso viene poi ridotta a 3 miliardesimi di secondo e il suo diametro progressivamente allargata. Alla fine della catena di amplificazione, si ottengono due impulsi aventi ciascuno un’energia di circa 100 Joule e un diametro di 75 mm.
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Il secondo filtro spaziale sotto vuotomigliora il profilo spaziale del fascio laser per l’ultima fase di amplificazione. Questo filtro, a differenza del primo, funziona sotto vuoto, a causa dell’incremento di energia del fascio realizzato dai precedenti amplificatori. Subito dopo il filtro spaziale, il fascio laser viene diviso in due fasci di uguale energia da un sistema ottico detto beam-splitter. Ognuno dei due fasci verrà poi ancora amplificato fino alla massima energia.
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Il secondo filtro spaziale sotto vuotomigliora il profilo spaziale del fascio laser per l’ultima fase di amplificazione. Questo filtro, a differenza del primo, funziona sotto vuoto, a causa dell’incremento di energia del fascio realizzato dai precedenti amplificatori. Subito dopo il filtro spaziale, il fascio laser viene diviso in due fasci di uguale energia da un sistema ottico detto beam-splitter. Ognuno dei due fasci verrà poi ancora amplificato fino alla massima energia.
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Il substrato, ben pulito, viene posizionato al centro della camera di deposizione, così da essere visibile al misuratore di temperatura (pirometro) e alla sua telecamera.
Si avvia quindi un ciclo di pompaggio ad alto vuoto: creare e mantenere il vuoto all’interno della camera consente una completa pulizia dell’intero ambiente. Per ottenere valori di vuoto limite molto buoni, questa fase può durare anche una notte intera.
Il processo di deposizione vero e proprio può quindi iniziare: viene immesso gas Idrogeno ultrapuro e innescata la scarica a microonde, per arrivare, dopo circa un’ora, ai valori di pressione e temperatura prescelti per la crescita. Una volta a regime, si ammette anche gas Metano, ultrapuro e la deposizione inizia; questa fase può durare decine di ore o giorni, fino ad ottenere un campione con lo spessore desiderato.
Un software dedicato controlla e registra i dati di pressione, temperatura e potenza immessa nella scarica.
Completata la deposizione, il campione viene raffreddato fino a circa 500 C diminuendo gradualmente la potenza di scarica, e quindi estratto dalla camera. Ma il processo non è ancora finito!
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Il substrato, ben pulito, viene posizionato al centro della camera di deposizione, così da essere visibile al misuratore di temperatura (pirometro) e alla sua telecamera.
Si avvia quindi un ciclo di pompaggio ad alto vuoto: creare e mantenere il vuoto all’interno della camera consente una completa pulizia dell’intero ambiente. Per ottenere valori di vuoto limite molto buoni, questa fase può durare anche una notte intera.
Il processo di deposizione vero e proprio può quindi iniziare: viene immesso gas Idrogeno ultrapuro e innescata la scarica a microonde, per arrivare, dopo circa un’ora, ai valori di pressione e temperatura prescelti per la crescita. Una volta a regime, si ammette anche gas Metano, ultrapuro e la deposizione inizia; questa fase può durare decine di ore o giorni, fino ad ottenere un campione con lo spessore desiderato.
Un software dedicato controlla e registra i dati di pressione, temperatura e potenza immessa nella scarica.
Completata la deposizione, il campione viene raffreddato fino a circa 500 C diminuendo gradualmente la potenza di scarica, e quindi estratto dalla camera. Ma il processo non è ancora finito!
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In questa sala vengono prodotti i due impulsi laser tramite due catene di amplificatori. Gli impulsi poi raggiungono la sala della camera sperimentale attraverso due portelli
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L'otturatore elettroottico protegge la catena di amplificazione a bassa energia, che lo precede, dai riflessi di luce spuri che potrebbero provenire dalla catena di amplificazione ad alta energia, che lo segue. Respingendo questi riflessi si evita che possano entrare nella catena di amplificazione a bassa energia e venire amplificati e danneggiare le ottiche. Inoltre l’otturatore elettroottico preleva una porzione del fascio laser principale, che viene poi convertito in luce verde, ridotto in durata a circa 0.6 miliardesimi di secondo e viene usato come fascio laser verde di diagnostica.
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L'otturatore elettroottico protegge la catena di amplificazione a bassa energia, che lo precede, dai riflessi di luce spuri che potrebbero provenire dalla catena di amplificazione ad alta energia, che lo segue. Respingendo questi riflessi si evita che possano entrare nella catena di amplificazione a bassa energia e venire amplificati e danneggiare le ottiche. Inoltre l’otturatore elettroottico preleva una porzione del fascio laser principale, che viene poi convertito in luce verde, ridotto in durata a circa 0.6 miliardesimi di secondo e viene usato come fascio laser verde di diagnostica.
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La camera di interazione è costituita da una sfera di acciaio di circa un metro e mezzo di diametro, al cui interno viene realizzato un vuoto spinto. Alla sinistra e alla destra della camera si trovano due finestre che permettono ai fasci laser principali di entrare, mentre i fasci verdi diagnostici passano attraverso la finestra posta sulla parte anteriore. La camera ospita all’interno le lenti di focalizzazione dei fasci laser e alcuni strumenti diagnostici, mentre altri sono installati sulle aperture perimetrali della camera stessa.
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La camera di interazione è costituita da una sfera di acciaio di circa un metro e mezzo di diametro, al cui interno viene realizzato un vuoto spinto. Alla sinistra e alla destra della camera si trovano due finestre che permettono ai fasci laser principali di entrare, mentre i fasci verdi diagnostici passano attraverso la finestra posta sulla parte anteriore. La camera ospita all’interno le lenti di focalizzazione dei fasci laser e alcuni strumenti diagnostici, mentre altri sono installati sulle aperture perimetrali della camera stessa.
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La macchina Proto-sphera è basata sugli stessi principi di fisica su cui fanno affidamento i Tokamak e genera una ciambella di plasma (detta toro), del tutto analoga a quella dei Tokamak. Nei Tokamak però la ciambella di plasma si avvolge intorno ad un palo metallico, cioè un conduttore metallico.
All’interno della camera da vuoto di Proto-sphera invece non c’è niente e il plasma si avvolge intorno ad una colonna centrale pure lei costituita da un plasma. La presenza contemporanea dei due plasmi di forma diversa consente in linea di principio un’impostazione autoconsistente: la colonna centrale non solo crea e sostiene la ciambella di plasma ma può altresì riscaldarla. Il laboratorio ha l’obiettivo di raggiungere in questo modo le temperature necessarie a innescare reazioni di fusione termonucleare controllata.
La macchina sperimentale ha anche un significato astrofisico, infatti in natura sono comuni configurazioni di plasma molto simili a quelle che si ottengono in laboratorio con Proto-sphera, in cui una ciambella di plasma o polveri si avvolge intorno ad un getto di plasma, spesso costituito da particelle ad alta energia.
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Le simulazioni “Monte Carlo”, che stimano il flusso di particelle attraverso la materia e le reciproche interazioni, hanno bisogno di esperimenti di verifica delle previsioni numeriche. Sono i cosiddetti “esperimenti benchmark”: un modello composto da materiali diversi viene posto davanti al fascio di neutroni, ed equipaggiato con rivelatori attivi o passivi al suo interno. Questi misurano il flusso di particelle, il loro spettro e l’energia rilasciata nel materiale. Riproducendo lo stesso modello attraverso una simulazione, è possibile misurare lo scostamento della previsione numerica dalla realtà, e calibrare la risposta della simulazione in modo che sia più realistica.
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L’assenza di un palo centrale metallico consente una geometria molto più semplice per la camera da vuoto, che non è più toroidale come nel caso dei Tokamak, ma diventa un semplice cilindro vuoto. Questo consente lo smontaggio della macchina sperimentale in modo banale: le componenti meccaniche superiori vengono estratte dall’alto e quelle inferiori dal basso.
Il fenomeno della produzione della ciambella di plasma è una specie di “metamorfosi”, analoga a quello della produzione di anelli di fumo dal getto di fumo di una sigaretta. In fisica tali fenomeni di cambiamento di forma vengono chiamati fenomeni di “auto-organizzazione”.
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Ogni amplificatore lungo il percorso ottico del laser contribuisce ad incrementare l’energia del fascio che lo attraversa, a spese dell’energia immagazzinata nella barra di vetro arricchito con Neodimio che costituisce quello che viene detto “mezzo attivo” del laser. Questo amplificatore è l’ultimo della catena di uno dei due fasci, che qui raggiunge i 75 mm di diametro e l’energia massima di circa 100 Joule.
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Ogni amplificatore lungo il percorso ottico del laser contribuisce ad incrementare l’energia del fascio che lo attraversa, a spese dell’energia immagazzinata nella barra di vetro arricchito con Neodimio che costituisce quello che viene detto “mezzo attivo” del laser. Questo amplificatore è l’ultimo della catena di uno dei due fasci, che qui raggiunge i 75 mm di diametro e l’energia massima di circa 100 Joule.
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Poiché è molto rischioso essere presenti nella sala laser e nella sala della camera di interazione durante il funzionamento del laser, il laboratorio è dotato di un accurato sistema di procedure che permettono di poter svolgere l’esperimento in completa sicurezza. Tale sistema comprende l’impiego di otto telecamere che monitorano ogni angolo dei due ambienti; queste immagini, unite all’ispezione dei locali, precedente all’avvio del laser, da parte dei tecnici del laboratorio, permettono la completa sicurezza delle operazioni di sperimentazione con il laser.
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Questa postazione è dedicata al controllo delle caratteristiche dell’esperimento e delle diagnostiche, che vengono riassunte in un database archiviato in remoto, assieme ai dati sperimentali raccolti.
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Questi sono degli elettromagneti particolari: invece di avere due semplici poli magnetici opposti uno di fronte all’altro, i quadrupoli alternano un polo magnetico N ad uno P, in uno schema a croce intorno al fascio di particelle accelerate. Questa disposizione crea un campo magnetico che comprime il fascio in una direzione trasversale, e lo allarga nell’altra. Alternando più quadrupoli ruotandoli rispetto all’asse del fascio è possibile focalizzarlo in modo che le particelle, in questo caso ioni deuterio, siano più dense possibile intorno all’asse del fascio
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Questi sono degli elettromagneti particolari: invece di avere due semplici poli magnetici opposti uno di fronte all’altro, i quadrupoli alternano un polo magnetico N ad uno P, in uno schema a croce intorno al fascio di particelle accelerate. Questa disposizione crea un campo magnetico che comprime il fascio in una direzione trasversale, e lo allarga nell’altra. Alternando più quadrupoli ruotandoli rispetto all’asse del fascio è possibile focalizzarlo in modo che le particelle, in questo caso ioni deuterio, siano più dense possibile intorno all’asse del fascio
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Questo rack ospita gli oscilloscopi utilizzati per raccogliere i segnali elettrici inviati dalle diagnostiche. Tali segnali vengono trasportati dalla sala della camera di interazione alla sala controllo tramite cavi posti sotto al pavimento. Gli oscilloscopi vengono controllati simultaneamente in remoto dal sistema di acquisizione dati.
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Questo è il laboratorio Proto-sphera del C.R. ENEA di Frascati. In questo laboratorio studiamo la fusione controllata con un sistema di confinamento magnetico innovativo.
La fusione è la reazione nucleare attraverso la quale si genera l’energia sulle stelle, compreso il nostro sole, ma è molto difficile da replicare artificialmente sulla Terra perché richiede l’utilizzo di plasma a temperature elevatissime. Il confinamento magnetico, che come dice il nome, impiega campi magnetici molto potenti per confinare e gestire il plasma, viene studiato fin dagli anni ‘60 con macchine chiamate Tokamak.
La macchina Proto-sphera è stata messa a punto per superare i problemi ancora irrisolti dalla tecnologia basata sui Tokamak, che richiede temperature elevate e complicati sistemi di controllo.
Il plasma, che è stato definito il quarto stato della materia, costituisce più del 99% della materia conosciuta nell'Universo: si trovano infatti sotto forma di plasma il Sole, le stelle e le nebulose. Il plasma generato da Proto-sphera ha una configurazione molto diffusa nell’universo e questo apre un altro grande settore di studio.
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Questo è il laboratorio Proto-sphera del C.R. ENEA di Frascati. In questo laboratorio studiamo la fusione controllata con un sistema di confinamento magnetico innovativo.
La fusione è la reazione nucleare attraverso la quale si genera l’energia sulle stelle, compreso il nostro sole, ma è molto difficile da replicare artificialmente sulla Terra perché richiede l’utilizzo di plasma a temperature elevatissime. Il confinamento magnetico, che come dice il nome, impiega campi magnetici molto potenti per confinare e gestire il plasma, viene studiato fin dagli anni ‘60 con macchine chiamate Tokamak.
La macchina Proto-sphera è stata messa a punto per superare i problemi ancora irrisolti dalla tecnologia basata sui Tokamak, che richiede temperature elevate e complicati sistemi di controllo.
Il plasma, che è stato definito il quarto stato della materia, costituisce più del 99% della materia conosciuta nell'Universo: si trovano infatti sotto forma di plasma il Sole, le stelle e le nebulose. Il plasma generato da Proto-sphera ha una configurazione molto diffusa nell’universo e questo apre un altro grande settore di studio.
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Sei nel laboratorio Diamanti, il laboratorio dedicato alla produzione di diamanti sintetici del C.R. ENEA di Frascati. È un laboratorio tecnologicamente molto avanzato dove vengono prodotti diamanti sintetici che non finiranno mai in una gioielleria: potranno essere utilizzati come rilevatori di radiazioni nell’industria, nel settore medicale della radioterapia, o in sistemi per la fusione nucleare.
Le caratteristiche del diamante, di durezza, trasparenza, conducibilità termica e resistenza sono note, ma non tutti sanno che può essere attraversato da raggi X, fotoni, neutroni e particelle cariche come quelle alfa e i protoni, senza esserne danneggiato e che al passaggio della radiazione emette un segnale elettrico ricco di informazioni utili. Un diamante del nostro laboratorio è accuratamente progettato e caratterizzato per essere un sensore efficiente: nasce da una tecnologia avanzata per contribuire all’avanzamento tecnologico.
Scopri quali sono le apparecchiature che utilizziamo nelle 5 fasi di produzione: 1. preparazione del substrato; 2. Processo di deposizione; 3. Misurazioni; 4. Ciclo termico; 5. Caratterizzazione.
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Su questo banco, un sistema ottico di specchi e prismi divide il fascio laser verde di diagnostica in quattro fasci, ognuno con una durata di circa 0,6 miliardesimi di secondo, e permette di regolare il ritardo relativo. I fasci illuminano quindi il bersaglio in modo trasversale ad istanti diversi per studiare l’evoluzione del plasma nel tempo.
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Su questo banco, un sistema ottico di specchi e prismi divide il fascio laser verde di diagnostica in quattro fasci, ognuno con una durata di circa 0,6 miliardesimi di secondo, e permette di regolare il ritardo relativo. I fasci illuminano quindi il bersaglio in modo trasversale ad istanti diversi per studiare l’evoluzione del plasma nel tempo.
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Su questo tavolo si trovano i computer necessari al controllo e alla raccolta dei dati di tutte le diagnostiche del laboratorio ABC, che funzionano contemporaneamente ad ogni esperimento. Grazie all’elevato numero di diagnostiche, sviluppate e gestite dal personale del laboratorio stesso, il laboratorio fornisce un’elevatissima capacità di indagine delle proprietà del plasma generato durante l’interazione, nonché della radiazione prodotta, costituita sia da raggi UV- X che da particelle cariche accelerate e da impulsi elettromagnetici intensi (EMP).
In alto si può vedere un monitor che riporta lo stato del sistema di sicurezza dell’impianto.
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Tramite questa postazione il personale del laboratorio controlla il corretto caricamento dei banchi di condensatori che alimentano l’impianto e preme il pulsante di azionamento del laser quando la massima energia immagazzinata negli amplificatori è raggiunta.
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Un fascio di particelle, per propagarsi una volta accelerato, ha bisogno di un percorso privo di ostacoli. Per questo, gli acceleratori utilizzano dei “tubi da vuoto” all’interno dei quali viene creato un vuoto spinto, arrivando a pressioni pari a frazioni di milionesimo della pressione atmosferica. In questo modo la probabilità che il fascio di deuterio incontri una molecola di ossigeno, azoto o altro gas presente in atmosfera viene drasticamente ridotta, ed il fascio si propaga quasi senza ostacoli.
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Una volta cresciuto, il campione viene pesato e ne viene misurato lo spessore, per stabilire con precisione la quantità di materiale depositato, quindi viene sottoposta ad un ciclo termico.
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Una volta cresciuto, il campione viene pesato e ne viene misurato lo spessore, per stabilire con precisione la quantità di materiale depositato, quindi viene sottoposta ad un ciclo termico.
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Questo è il termine del percorso del fascio di deuterio di FNG: gli ioni arrivano su un bersaglio di rame su cui è depositato uno strato di titanio. Il titanio è in grado di trattenere grandi quantità di atomi di trizio, un altro isotopo dell’idrogeno che, se bersagliato con deuterio alla giusta energia cinetica, da luogo a reazioni di “fusione”. I nuclei dei due elementi si fondono insieme per una frazione infinitesima di tempo, per poi separarsi in un neutrone ed un nucleo di elio. L’energia dei due prodotti della fusione è definita dalla “cinematica” della reazione nucleare, ed è di 14.1 MeV per il neutrone e 3.5 MeV per il nucleo di elio (anche detto particella alfa).
Le particella alfa si arrestano nel piccolo spessore del bersaglio o nel tubo da vuoto, mentre i neutroni si propagano nell’ambiente attorno al bersaglio, e possono essere utilizzati per diversi tipi di esperimenti.
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Questo è il termine del percorso del fascio di deuterio di FNG: gli ioni arrivano su un bersaglio di rame su cui è depositato uno strato di titanio. Il titanio è in grado di trattenere grandi quantità di atomi di trizio, un altro isotopo dell’idrogeno che, se bersagliato con deuterio alla giusta energia cinetica, da luogo a reazioni di “fusione”. I nuclei dei due elementi si fondono insieme per una frazione infinitesima di tempo, per poi separarsi in un neutrone ed un nucleo di elio. L’energia dei due prodotti della fusione è definita dalla “cinematica” della reazione nucleare, ed è di 14.1 MeV per il neutrone e 3.5 MeV per il nucleo di elio (anche detto particella alfa).
Le particella alfa si arrestano nel piccolo spessore del bersaglio o nel tubo da vuoto, mentre i neutroni si propagano nell’ambiente attorno al bersaglio, e possono essere utilizzati per diversi tipi di esperimenti.
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Questa è la Hall FTU, la sala che ospita il Frascati Tokamak Upgrade del C.R. ENEA di Frascati.
Questa macchina sarà smantellata a breve per lasciare il posto al DTT il Divertor Tokamak Test, il nuovo grande esperimento dell’ENEA nella fusione nucleare.
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Questo è il laboratorio ABC del Centro ENEA di Frascati, che ospita il laser con la più alta energia per impulso presente in Italia, anche se realizzato negli anni ’80. L’impianto, grazie ai numerosi amplificatori basati su barre di vetro arricchito con Neodimio, è in grado di produrre due fasci laser infrarossi con una durata temporale di 3 miliardesimi di secondo e con un’energia di 100 Joule l’uno. I fasci laser vengono focalizzati su un bersaglio posto al centro di una camera di interazione, facendo evaporare il materiale e creando plasma. L’impianto viene utilizzato per ricerche in generale sull’interazione laser materia ad alta energia ed a supporto dello sviluppo della fusione nucleare a confinamento inerziale, che si propone di produrre energia tramite la fusione di nuclei di deuterio e trizio, due isotopi dell’idrogeno, innescata da laser di alta energia e potenza. Vengono studiate le proprietà del plasma e delle radiazioni generate durante l’interazione, come i raggi X, le particelle cariche accelerate e gli impulsi elettromagnetici a radiofrequenza-microonde ad alta intensità (EMP).
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ENEA
Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile



Il Centro di Frascati è uno dei maggiori centri di ricerca italiani per lo studio e lo sviluppo della fusione nucleare, delle sorgenti laser e degli acceleratori di particelle. Negli anni, il Centro ha, inoltre, intensificato l’attività di trasferimento tecnologico verso il mondo industriale, con l’obiettivo di accrescere la competitività del sistema economico italiano in un quadro di sviluppo sostenibile.
Situato in un‘area a sud di Roma caratterizzata dalla presenza di altri importanti istituti con cui collabora attivamente, il centro rappresenta una realtà rilevante di attrazione culturale e sociale per il territorio circostante.


www.enea.it
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LOREM IPSUM
DOLOR SIT AMET
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JOHN DOE
LICENSED REAL ESTATE SALESPERSON


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Mauris aliquet neque quis libero consequat vestibulum. Donec lacinia consequat dolor viverra sagittis. Praesent consequat porttitor risus, eu condimentum nunc. Proin et velit ac sapien luctus efficitur egestas ac augue. Nunc dictum, augue eget eleifend interdum, quam libero imperdiet lectus, vel scelerisque turpis lectus vel ligula. Duis a porta sem. Maecenas sollicitudin nunc id risus fringilla, a pharetra orci iaculis. Aliquam turpis ligula, tincidunt sit amet consequat ac, imperdiet non dolor.
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Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l'energia e lo sviluppo economico sostenibile


Centro Ricerche Frascati



Il Centro di Frascati è uno dei maggiori centri di ricerca italiani per lo studio e lo sviluppo della fusione nucleare, delle sorgenti laser e degli acceleratori di particelle. Negli anni, il Centro ha, inoltre, intensificato l’attività di trasferimento tecnologico verso il mondo industriale, con l’obiettivo di accrescere la competitività del sistema economico italiano in un quadro di sviluppo sostenibile.
Situato in un‘area a sud di Roma caratterizzata dalla presenza di altri importanti istituti con cui collabora attivamente, il centro rappresenta una realtà rilevante di attrazione culturale e sociale per il territorio circostante.


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