Study of the ion temperature dynamics in thermonuclear plasmas produced in the RFX-mod experiment

Questo lavoro di tesi è dedicato allo studio della dinamica della temperatura ionica in plasmi di interesse termonucleare a confinamento magnetico prodotti nell'esperimento RFX-mod. La configurazione magnetica di confinamento del plasma presa in considerazione è la cosiddetta Reversed Field Pinch (RFP), in cui la direzione del campo magnetico toroidale viene rovesciata in prossimità del bordo della camera in cui il plasma viene contenuto. In tale configurazione, in corrispondenza di valori razionali per il fattore di sicurezza, hanno origine modi risonanti nella deformazione elicoidale della colonna di plasma che giocano un ruolo essenziale nell'autosostenimento del plasma stesso. Lo studio si basa su dati principalmente prodotti da una diagnostica denominata Neutral Particle Analyzer (NPA) che misura l'energia dei flussi di particelle neutre generati da processi di scambio carica all'interno del plasma. Grazie a questa diagnostica è stato possibile studiare la variazione dello spettro energetico della funzione di distribuzione degli ioni sotto perturbazioni. In particolare, l'analisi si è concentrata sugli effetti dei processi detti di riconnessione magnetica spontanea che caratterizzano i plasmi confinati in configurazione RFP. Tali processi avvengono per un rilassamento della configurazione magnetica tramite un riarrangiamento della topologia delle superfici magnetiche. E' noto, anche in ambito astrofisico, che tali processi di riconnesione magnetica inducono una conversione di energia magnetica in energia cinetica delle particelle sebbene non sia ancora stato del tutto chiarito quali siano i processi fisici a tale conversione associati. Tali fenomeni risultano di particolare rilevanza in esperimenti dedicati alla fusione nucleare poiché possono rivelare la presenza di meccanismi di riscaldamento ionico addizionali rispetto a quelli puramente ohmici, in grado di favorire il raggiungimento delle condizioni necessarie al processo di fusione stessa. L'analisi, inoltre, è volta alla comprensione e alla caratterizzazione degli effetti locali della dinamica riconnettiva sulla temperatura ionica. Un primo studio sull'influenza dei modi risonanti sui flussi di particelle neutre e sulla temperature ionica ha confermato il ruolo necessario di queste perturbazioni nella generazione di processi riconnettivi. E' stata anche verificato l'effetto locali degli eventi riconnettivi sulla temperatura media. Infine, questo lavoro ha permesso di analizzare la dinamica nel tempo della temperatura, evidenziando un chiaro trasferimento di energia tra gli ioni sovratermici, per primi accelerati dal processo, e gli ioni termici.