Fusione nucleare: dal plasma alla misura sperimentale

Titolo del progetto – Fusione nucleare: dal plasma alla misura sperimentale – Dipartimento di Economia, Ingegneria, Società e Impresa (DEIM) – Scuola di Ingegneria e Design, Università degli Studi della Tuscia.

Tema del progetto – Percorso introduttivo alla fusione nucleare controllata e alla fisica dei plasmi, con focus sul confinamento magnetico (es. tokamak) e su attività sperimentali e numeriche per misurare, modellare e controllare campi magnetici generati da bobine e solenoidi in rame e materiale superconduttore.

Obiettivi formativi – Il progetto introduce gli studenti ai concetti fondamentali di fusione nucleare e confinamento magnetico del plasma, sviluppando competenze su:

• Principi di funzionamento dei dispositivi a fusione (es. tokamak);
• Ruolo dei campi magnetici nel confinamento;
• Materiali superconduttori ad alta temperatura;
• Misure sperimentali di corrente e campo magnetico;
• Uso di software per la modellazione numerica dei campi magnetici;
• Controllo del campo magnetico tramite variazione di corrente e geometria delle bobine.

Risultato finale atteso – Alla fine dell’esperienza gli studenti avranno acquisito:

• Capacità di eseguire misure di corrente e campo magnetico su configurazioni semplici (bobine/solenoidi);
• Capacità di confrontare dati sperimentali e simulazioni numeriche di campo magnetico;
• Conoscenza di base nel progettare una configurazione elettromagnetica “tipo” (ispirata ai dispositivi per fusione) e nel presentare i risultati in modo strutturato.

Dettagli operativi del progetto – Le attività previste dal progetto comprendono:

• Lezioni introduttive su fusione, plasma, elettromagnetismo applicato, confinamento magnetico e superconduttività (5 ore);
• Attività sperimentali/laboratoriali: misure di corrente e campo magnetico su bobine e solenoidi in rame e in materiale superconduttore, raccolta e analisi dati in gruppo (8 ore);
• Esercitazioni numeriche: modellazione/simulazione del campo magnetico (FEM / Matlab / Python o equivalenti) e confronto con le misure (6 ore);
• Restituzione finale: preparazione e presentazione dei risultati (con discussione) (1 ore)

Strumenti e materiali previsti – Agli studenti sarà fornito materiale didattico in formato elettronico. Le attività utilizzeranno inoltre:

• Multimetri, sensori Hall, oscilloscopi, Rogowski coil, Mirnov coil;
• Alimentatori programmabili per il controllo dei circuiti magnetici;
• Postazioni PC e software di modellazione numerica (FEM, Matlab, Python o equivalenti).

Soggetti coinvolti e tempistica – Il progetto sarà curato da due tutor universitari e da un tutor scolastico. Le attività si svolgeranno in presenza presso laboratori e aule informatiche dell’Università, per una durata complessiva di 20 ore, in orario concordato con l’istituto scolastico. È previsto un percorso in versione ridotta, della durata complessiva di 8 ore, che mantiene gli elementi essenziali (introduzione teorica e attività pratiche di misura e analisi dei campi magnetici).

Requisiti richiesti per la partecipazione – La partecipazione è limitata a un massimo di 20 studenti della scuola secondaria di secondo grado, con conoscenze di base di fisica/elettromagnetismo (corrente, tensione, concetto di campo magnetico) e dimestichezza essenziale con PC/calcolo (anche a livello introduttivo).

Sede di erogazione – Università degli Studi della Tuscia – Dipartimento di Economia, Ingegneria, Società e Impresa (DEIM) – Scuola di Ingegneria e Design, Largo dell’Università snc, Campus Riello Blocco G, Viterbo.

Informazioni – Dott. Simone Carusotti – simone.carusotti@unitus.it

Referente orientamento: Jurji Filieri – jurji.filieri@unitus.it