Studio dell'ottica di un fascio di ioni negativi e sua interazione con il gas di fondo

L’esperimento NIO1, in funzione presso il Consorzio RFX di Padova, ha lo scopo di studiare e determinare le migliori condizioni di funzionamento per una sorgente di fasci di ioni negativi, del tipo impiegato per il prototipo di reattore a fusione nucleare del progetto ITER. In sistemi di questo tipo i fasci di ioni negativi vengono estratti e accelerati ad alte energie per mezzo di una serie di griglie di accelerazione poste a potenziale crescente; per descrivere il comportamento del fascio estratto sono tipicamente impiegati dei codici numerici che permettono di avere informazioni preliminari sull’esperimento. In questo lavoro di tesi, partendo da un codice basato sul pacchetto di simulazione IBSimu e ottimizzato in precedenza per descrivere il solo fascio primario di ioni negativi estratto nell’esperimento NIO1, si è andati a individuare e studiare i principali processi di produzione di particelle secondarie che possono avvenire nell’acceleratore, per esempio per interazione del fascio con il gas di fondo o con le griglie di accelerazione; si sono quindi implementati tali processi nel codice al fine di poter effettuare delle simulazioni quanto più vicine alla realtà e ottenere risultati in migliore accordo con quelli sperimentali. In un’ulteriore parte del lavoro ci si è focalizzati sull’ottimizzazione del codice attraverso uno studio dei parametri numerici, al fine di ottenere risultati stabili e affidabili, e sulla sua validazione mediante un confronto con i risultati forniti dal codice numerico EAMCC, ampiamente utilizzato in diversi laboratori; si è infine passati a un confronto con i reali risultati sperimentali di NIO1.