Sito personale di Emilio Martines

Highlights - 10 pubblicazioni selezionate

  • R. Lorenzini, E. Martines, P. Piovesan, D. Terranova, P. Zanca, M. Zuin, et al., Self-organized helical equilibria as a new paradigm for ohmically heated fusion plasmas, Nature Physics 5, 570 (2009).

Questo lavoro, pubblicato sul numero di agosto 2009 di Nature Physics (che gli ha pure dedicato la copertina), costituisce un rilancio della configurazione RFP come base per la realizzazione di un possibile reattore a fusione. Nel lavoro si mostra, attraverso una ricostruzione dell'equilibrio elicoidale ottenuta sovrapponendo a un equilibrio assialsimmetrico l'autofunzione del modo dominante, che i valori di temperatura elettronica e densità negli stati Single Helical Axis (SHAx) sono effettivamente funzione solo della superficie magnetica. Questo dimostra una esistenza, almeno parziale, delle superfici stesse, indicazione del fatto che gli stati SHAx non sono più dominati dal caos magnetico. Inoltre si mostra una chiara tendenza alla riduzione dell'ampiezza dei modi secondari, responsabili del caos residuo, al crescere della corrente di plasma, nonché una tendenza ad ottenere stati SHAx di durata sempre maggiore. Tutte queste osservazioni portano a concludere che futuri esperimenti RFP ad alta corrente potrebbe operare stabilmente in stato SHAx, con livelli di confinamento analoghi a quelli dei tokamak.

  • E. Martines, N. Vianello, D. Sundkvist, M. Spolaore, M. Zuin, M. Agostini, V. Antoni, R. Cavazzana, C. Ionita, M. Maraschek, F. Mehlmann, H. W. Müller, V. Naulin, J. J. Rasmussen, V. Rohde, P. Scarin, R. Schrittwieser, G. Serianni, E. Spada, the RFX-mod team and the ASDEX Upgrade team, Current filaments in turbulent magnetized plasmas, Plasma Physics and Controlled Fusion 51, 124053 (2009).

Rassegna di diverse osservazioni di filamenti di corrente nella turbolenza presente in plasmi magnetizzati. In particolare, viene posto l'accento sulla presenza di strutture coerenti identificate come "vortici drift-Alfvénici" sia nella regione esterna di un plasma confinato in configurazione RFP che nella magnetosfera terrestre. Analoga osservazione viene fatta per i current sheet formati in eventi riconnettivi, misurati sia nei plasmi RFP che nel magnetosheath. Infine si mostrano evidenza della presenza di filamenti di corrente negli Edge Localized Modes che si hanno nei tokamak durante il modo H. Questo articolo segue la presentazione su invito tenuta alla 36th EPS Conference on Plasma Physics, svoltasi dal 29 giugno al 3 luglio 2009 a Sofia.

  • E. Martines, M. Zuin, R. Cavazzana, E. Gazza, G. Serianni, S. Spagnolo, M. Spolaore, A. Leonardi, V. Deligianni, P. Brun, M. Aragona, I. Castagliuolo, P. Brun, A novel plasma source for sterilization of living tissues, New Journal of Physics 11, 115014 (2009).

Descrizione di una sorgente di plasma a bassa potenza operante a pressione atmosferica, specificamente progettata per il trattamento di tessuti viventi. Nel lavoro vengono mostrate le sue capacità di uccidere varie tipologie di batteri, con tempi di decadimento dell'ordine del minuto, senza danneggiare in maniera significativa le cellule che compongono il substrato. La sorgente di plasma in questione è oggetto di una domanda di brevetto internazionale.

Prima osservazione sperimentale degli stati SHAx (Single Helical Axis) in un plasma RFP. Questi stati, che erano stati predetti teoricamente, sono un sottoinsieme degli stati (Quasi) Single Helicity (QSH), che si ha quando l'ampiezza del modo dominante supera una certa soglia e l'asse magnetico principale si elide con l'X-point dell'isola magnetica del modo dominante, formando un plasma con un singolo asse magnetico avvolto elicoidalmente. Sperimentalmente, la transizione a questi stati è stata dimostrata osservando il comportamento del profilo di temperatura elettronica misurato lungo un diametro della sezione della camera da vuoto. Si osserva una chiara transizione da un profilo con una struttura calda localizzata, corrispondente all'isola, ad un profilo con una vasta zona calda, che si estende sui due lati dell'asse geometrico della camera.

In questo lavoro si dimostra una tecnica di soppressione del modo kink m=1/n=1 che era stato precedentemente dimostrato essere la causa della perdita di efficienza ad alta potenza dei propulsori magneto-plasma-dinamici (MPD). La soppressione si ottiene mediante l'inserimento nell'ugello del motore di un setto di materiale dielettrico, che interrompe le correnti elicoidali del modo kink. Il risultato è una completa soppressione del modo e un recupero di efficienza del motore, cosa che apre concrete prospettive per l'utilizzo di tali propulsori in missioni reali. La tecnica utilizzata è stata oggetto di un brevetto internazionale.

  • M. Zuin, R. Cavazzana, E. Martines, G. Serianni, V. Antoni, M. Bagatin, M. Andrenucci, F. Paganucci, P. Rossetti, Kink instability in applied-field magneto-plasma-dynamic thrusters, Physical Review Letters 92, 225003 (2004). [pdf]

Articolo che fornisce una spiegazione per la perdita di efficienza osservata ad alta potenza nei propulsori magneto-plasma-dinamici (MPD) per applicazioni spaziali. Viene mostrato come la perdita di efficienza sia legata all'insorgere di una instabilità MHD equivalente al modo kink m=1/n=1 osservato negli esperimenti toroidali di confinamento magnetico, che si verifica quando il criterio di Kruskal-Shafranov viene violato.

  • V. Antoni, V. Carbone, R. Cavazzana, G. Regnoli, N. Vianello, E. Spada, L. Fattorini, E. Martines, G. Serianni, M. Spolaore, L. Tramontin, P. Veltri, Transport processes in RFP plasmas: inconsistency with the Self Organized Criticality paradigm, Physical Review Letters 87, 045001 (2001). [pdf]

Si dimostra, attraverso l'analisi delle proprietà statistiche della turbolenza misurata nella regione esterna dell'esperimento RFX, che il paradigma della Self Organized Criticality (SOC) non è appropriato per spiegare il trasporto turbolento nei plasmi fusionistici.

In questo lavoro viene mostrato, mediante simulazioni Fokker-Planck che ricostruiscono la forma della funzione di distribuzione degli elettroni, che la coda sovratermica di elettroni che si osserva nella regione esterna dei plasmi confinati in configurazione RFP è spiegabile a causa dell'effetto del campo elettrico di dinamo risultante dalla combinazione delle perturbazioni di velocità e campo magnetico dei modi MHD presenti nel plasma. Risulta quindi superfluo assumere altri meccanismi quali il trasporto radiale di elettroni energetici dal centro alla periferia indotto dal caos magnetico.

Viene illustrato come la turbolenza misurata nella regione esterna dell'esperimento RFX non sia dotata di self-similarità, ma mostri invece delle distribuzioni di probabilità con code sempre più intense andando dalle grandi scale verso le piccole. Questa è una manifestazione di intermittenza, così come definita nell'ambito dello studio della turbolenza nei fluidi neutri.

  • V. Antoni, D. Desideri, E. Martines, G. Serianni, L. Tramontin, Plasma potential well and velocity shear layer at the edge of reversed field pinch plasmas, Physical Review Letters 79, 4814 (1997). [pdf]

In questo lavoro sono stati misurati per la prima volta i profili radiali di potenziale elettrostatico e quindi di campo elettrico radiale nella regione esterna di un plasma confinato in configurazione RFP. Si mostra come il profilo di campo elettrico radiale dia luogo alla formazione di un doppio shear layer di velocità toroidale.