Commissioning and first measurements of a new Inductively Coupled Plasma discharge experiment at the Neutral Beam Test Facility

Neutral Beam Injectors for fusion applications are based on the inductive coupling of electromagnetic waves to a hydrogen plasma. To optimise the design of such sources, and particularly of the RF driver, the MINION experiment has been designed at Consorzio RFX. The work of the thesis focuses on the plasma ignition itself and on the commissioning and testing of the various plant (vacuum, cooling, power supplies). The work began with the identification and optimization of a reliable start-up process for the plasma. The work then continued with the analysis of plasma properties through an optical system and Langmuir probes, aimed at characterizing the spatial distribution of plasma parameters in the ion source. Additionally, electrical measurements were conducted in the RF circuit to derive coupling efficiency and compare different confinement configurations implemented by arrays of permanent magnets.

Le sorgenti di ioni negativi utilizzate nell'ambito della ricerca sulla fusione nucleare, si basano sull'accoppiamento induttivo di onde elettromagnetiche a un plasma di idrogeno. Al fine di ottimizzare il design di tali sorgenti, in particolare del driver RF, è stato progettato l'esperimento MINION presso il Consorzio RFX. Il lavoro di tesi è stato dedicato all'accensione del plasma a alla messa in servizio dei vari impianti necessari al corretto funzionamento dell'esperimento (vuoto, raffreddamento, alimentazione). Durante la prima fase è stato identificato e ottimizzato un processo affidabile di avvio del plasma. Il lavoro è successivamente proseguito con l'analisi delle proprietà del plasma attraverso un sistema ottico e sonde di Langmuir, mirato a caratterizzare la distribuzione spaziale dei parametri del plasma nella sorgente di ioni, nonché misurazioni elettriche nel circuito RF per derivare l'efficienza di accoppiamento e confrontare diverse configurazioni di confinamento realizzate da array di magneti permanenti.