INTERAZIONE DELLE PARTICELLE SU MATERIALI IN SPIDER NELLA GAMMA KEV

ITER is an international nuclear fusion research and engineering project that aims at demonstrating the feasibility of energy production through thermonuclear fusion reactions on Earth. To sustain nuclear fusion reactions in a controlled manner three conditions need to be met: a very high temperature (on the order of 150 millions degrees for ITER conditions), a sufficient plasma density and confinement time. To achieve the extreme temperature conditions necessary to trigger the fusion reaction in ITER, three different sources of external heating are needed: neutral beam injections and two sources of high-frequency electromagnetic waves. The ITER Neutral Beam Test Facility is a facility built at Consorzio RFX in Padua, that will test and demonstrate the physics and technology of negative ions beams at the required current and voltage. In particular, the ITER-scale negative ion source is tested in SPIDER (Source for Production of Ion of Deuterium Extracted from Rf plasma), which has to overcome issues connected to the radiofrequency power, the source operation and the characterization of the negative ion beam. To this purpose, the objective of the present work is to analyse the interaction of the ions with the materials of SPIDER in the keV range, with particular attention to sputtering phenomenology. To understand the interactions of the ions impinging on SPIDER materials mainly made of copper and molybdenum a code, SRIM/TRIM, is used. This code allows to simulate the transport and interactions of ions in matter. In this work particular emphasis is given to the angle of incidence of the ions and the materials.

ITER è un progetto internazionale di ricerca e di ingegneria nel campo della fusione nucleare che mira a dimostrare la fattibilità della produzione di energia attraverso reazioni di fusione termonucleare sulla Terra. Per sostenere la reazione di fusione in modo controllato devono essere soddisfatte tre condizioni: una temperatura molto alta (dell'ordine di 150 milioni di gradi per le condizioni ITER), una densità del plasma e un tempo di confinamento sufficienti. Per ottenere le condizioni di temperatura estreme necessarie per innescare la reazione di fusione in ITER, sono necessarie tre diverse fonti di riscaldamento esterno: iniezioni di fasci neutri e due sorgenti di onde elettromagnetiche ad alta frequenza. ITER Neutral Beam Test Facility è una struttura costruita presso il Consorzio RFX di Padova, che testerà e dimostrerà la fisica e la tecnologia dei fasci di ioni negativi alla corrente e alla tensione richieste. In particolare, la sorgente di ioni negativi in scala ITER è testata in SPIDER (Source for Production of Ion of Deuterium Extract from Rf plasma), che deve superare i problemi legati alla potenza di radiofrequenza, al funzionamento della sorgente e alla caratterizzazione del fascio di ioni negativi. A questo scopo, l'obiettivo del presente lavoro è quello di analizzare l'interazione degli ioni con i materiali di SPIDER nella gamma keV, con particolare attenzione alla fenomenologia dello sputtering. Per comprendere le interazioni degli ioni che incidono sui materiali SPIDER principalmente in rame e molibdeno viene utilizzato un codice, SRIM/ TRIM. Questo codice permette di simulare il trasporto e le interazioni degli ioni nella materia. In questo lavoro è data particolare enfasi all'angolo di incidenza tra ioni e materiali.