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alla Macro Area: SENSORI & IMAGINGalla Linea di Ricerca: Plasmi, Accel. di Elettroni, Ignizione per la Fusione & Teoria
Interazione laser-plasma nel regime rilevante per la fusione-laser con Shock Ignition

La Shock Ignition (SI) è un promettente schema a due-step per la Fusione a Confinamento Inerziale (ICF), in cui una intensa e convergente onda d'urto viene lanciata nel plasma alla fine della fase di compressione per indurre l'ignizione del combustibile. Sia la compressione del plasma di DT sia l'onda d'urto possono essere prodotti tramite un singolo impulso laser customizzato (Fig.1), consistente in un picco lungo, dell'ordine del ns, a intensità inferiori a1015 W cm-2, seguito da un picco corto e intenso della durata di 300-500 ps e intensità I≈1015–1016 W cm-2.Il vantaggio principale dell'approccio a SI è il potenziale alto guadagno, che permette l'ignizione a energie laser moderate, già disponibili nelle esistenti facilities LMJ e NIF.
Il successo dello schema è principalmente determinato dall'accoppiamento del picco laser intenso con il plasma precompresso dove un efficiente assorbimento dell'energia laser è necessario a generare un'onda d'urto di alcune centinaia di Megabar. La fisica dell'interazione laser-plasma a intensità laser tipiche del picco è però altamente non lineare e ancora in gran parte non conosciuta.
La nostra attività è focalizzata a studiare l'accoppiamento laser-plasma in questo regime, dove instabilità parametriche come loStimulated Brillouin Scattering (SBS), lo Stimulated Raman Scattering (SRS) e il Two-Plasmon Decay (TPD), spesso correlate tra loro, possono crescere in modo non-lineare e la filamentazione laser può influenzare ulteriormente la loro rilevanza. Questi processi possono degradare significativamente l'accoppiamento laser-plasma producendo una forte riflessione di luce (SBS e SRS) e generare elettroni sovratermici, il cui effetto sull'ignizione è ancora poco noto.Una conoscenza approfondita degli effetti che influenzano l'accoppiamento laser-plasma è perciò fondamentale per progettare l'apparato sperimentale necessario per la SI. L'attività è portata avanti nel contesto del progetto europeo HiPER(http://www.hiper-laser.org), dedicato a dimostrarele potenzialità della fusione indotta da laser come futura sorgente energetica. Negli ultimi anni gli esperimenti sono stati condotti presso il laboratorio Prague Asterix Laser (Fig.2) in collaborazione con altri gruppi di ricerca europei e sono stati finanziati dal LaserLab Europe.


Profilo temporale di un impulso laser per lo schema SI

Prague Asterix Laser a Praga
Personale INO:

Dipendenti: Gizzi Leonida Antonio, Cristoforetti Gabriele, Koester Petra

Assegnisti/Dottorandi/Borsisti: Baffigi Federica

UOS/Laboratorio INO:
Sezione INO di Pisa - "Adriano Gozzini"

INO Group/Research Team: Laboratorio di Irraggiamento Laser Intensi (ILIL)

Applicant Areas: Energia & Ambiente

Finanziamento da Progetti:
- Title: Calorimetria e spettroscopia per lo studio delle instabilità laser-plasma per la fusione laser in regime di ignizione da onda d'uto (Acronym: PRIN 2009FCC9MS_004 Calorimetria e spettroscopia)
- Title: European high power laser energy research facility (Acronym: HIPER)
Principali Prodotti della Ricerca associati:
1) Experimental observation of parametric instabilities at laser intensities relevant for shock ignition su Europhysics Letters (2017) di oltre 10 autori inclusi: Cristoforetti Gabriele, Gizzi Leonida Antonio, Koester Petra, Batani Dimitri, Baffigi Federica, Labate Luca (Articolo su Rivista JCR/ISI)
2) Generation of high pressure shocks relevant to the shock-ignition intensity regime su Physics Of Plasmas (2014) di oltre 10 autori inclusi: Cristoforetti Gabriele, Gizzi Leonida Antonio, Koester Petra, Batani Dimitri, Levato Tadzio, Baffigi Federica, Labate Luca, Richetta Maria (Articolo su Rivista JCR/ISI)
3) Impact of extended preplasma on energy coupling in kilojoule energy relativistic laser interaction with cone wire targets relevant to fast ignition su New Journal Of Physics (2013) di oltre 10 autori inclusi: Gizzi Leonida Antonio, Batani Dimitri (Articolo su Rivista JCR/ISI)
4) Recent results from experimental studies on laser-plasma coupling in a shock ignition relevant regime su Plasma Physics And Controlled Fusion (2013) di oltre 10 autori inclusi: Cristoforetti Gabriele, Gizzi Leonida Antonio, Koester Petra, Batani Dimitri, Levato Tadzio, Baffigi Federica, Labate Luca, Richetta Maria (Articolo su Rivista JCR/ISI)
5) Investigation of energy transfer from PALS iodine laser beam to shock wave generated in solid target relevant to shock ignition presentato a: 40th European Physical Society Conference on Plasma Physics. Finland, 1st—5th July 2013 (2013) di oltre 10 autori inclusi: Cristoforetti Gabriele, Koester Petra, Batani Dimitri, Baffigi Federica, Labate Luca, Gizzi Leonida Antonio (Articoli in atti di convegno)
Altri Prodotti della Ricerca associati: 12

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