Informazioni generali

L'Istituto venne costituito come Laboratorio di Fisica del Plasma ed Elettronica Quantistica nel 1970 sotto la direzione del Prof. Piero Caldirola con due sezioni distinte: una dedicata ai plasmi presso l'Università di Milano e una di elettronica quantistica presso il Politecnico di Milano. L'attività sperimentale della sezione plasmi riguardava scariche in gas ionizzati, mentre l'attività teorica si occupava principalmente della propagazione di onde radio nella ionosfera, oltre che dell'interpretazione degli esperimenti. Successivamente nel 1975, le due sezioni divennero autonome e quella di plasmi mantenne la denominazione di Laboratorio di Fisica del Plasma. Nel 1976, inizia la collaborazione scientifica europea nell'ambito dell'Associazione EURATOM-CNR, costituita insieme all'Istituto Gas Ionizzati di Padova.
Nell'ambito di questa associazione, fu realizzato e operò sperimentalmente il tokamak THOR fino al 1989 con il sistema di potenza addizionale a radiofrequenza a 28Ghz per il riscaldamento della componente elettronica. Questi esperimenti furono finanziati come "prioritari" in ambito Euratom.
Nel 1979 il Laboratorio assume il nome di Istituto di Fisica del Plasma.
Nel 1985 si costituisce l'Associazione EURATOM-ENEA-CNR, che unifica a livello nazionale il rapporto con l'Euratom degli istituti di ricerca italiani che studiano la fusione (contratti 202/85/FUAI; 343/88/FUAI, ed attuale contratto 01.01.88-31.12.98). L'esperienza acquisita sul tokamak THOR ha consentito all'Istituto di progettare, di realizzare e gestire scientificamente e tecnologicamente l'esperimento di riscaldamento addizionale a radiofrequenza a 140 Ghz del plasma del tokamak FTU, presso il centro ENEA di Frascati, con finanziamento "prioritario" Euratom.

Nell'ambito della revisione della rete scientifica del CNR, con provvedimento ordinamentale n. 16021 del 15/10/2001, l'Istituto viene confermato nella denominazione attuale di Istituto di Fisica del Plasma "Piero Caldirola" (IFP).

Il personale dell'IFP comprende attualmente 20 Ricercatori/Tecnologi, 10 Collaboratori tecnici, 5 unità di personale per amministrazione e segreteria, 8 Assegnisti/Contrattisti e 7 collaboratori esterni.

La missione dell'Istituto, sviluppata e consolidata in un trentennio di attività svolta in contatto scientifico con istituzioni internazionali e nel quadro dei piani di ricerca dell'Euratom, esiste la ricerca scientifica e tecnologica nella fisica del plasma di laboratorio, in particolare per ciò che riguarda l'interazione di onde elettromagnetiche con il plasma.
L'organizzazione dell'IFP è storicamente articolata secondo tre linee funzionali principali, con continue e importanti interazioni e collaborazioni reciproche. La prima linea, sperimentale, è dedicata alla realizzazione di esperimenti con onde millimetriche di grande potenza per applicazioni alla ricerca sulla fusione termonucleare controllata, e allo sviluppo di tecnologie a radiofrequenza relative sia alle applicazioni ad alta potenza, che a sistemi diagnostici e di trattamento di segnale. La seconda linea funzionale, di ricerca applicata, si occupa dello studio fisico-chimico dell'interazione plasma-materia per lo sviluppo di processi di trattamento dei materiali, sia per la dissociazione molecolare di sostanze tossiche, sia per la modificazione delle proprietà funzionali di superficie. E' inoltre attivo anche un sistema di analisi chimico-fisico di superfici, con tecniche X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Atomic Emission Spectrometry (AES), Imaging Science Subsystem (ISS), Low Energy Electron Diffraction (LEED), Secondary Ion Mass Spectrometer (SIMS) per materiali di prima parete delle macchine per gli esperimenti sulla fusione. La terza linea riguarda sia lo sviluppo della teoria dei plasmi, a carattere fondamentale e applicata, in particolare l'interazione delle onde elettromagnetiche nei plasmi, la fisica del tokamak e della fusione, sia lo sviluppo di modelli teorici applicabili alla analisi interpretativa dei risultati ottenuti in esperimenti nazionali e internazionali. Gli studi condotti nei settori sopra indicati sono svolti attraverso metodi classici di indagine fisico matematica e lo sviluppo di codici numerici adatti ai complessi modelli matematici dei processi e ad accurate analisi di segnali fisici misurati. L'IFP è dotato di sofisticati codici di propagazione ed assobimento di fasci gaussiani di onde elettromagnetiche di alta frequenza, di nuovi ed accurati codici cinetici di tipo Vlasov e Fokker-Planck, codici fluidi di equilibrio e trasporto per tokamaks, nonché di un certo numero di codici sviluppati per analisi di segnali di emissione di radiazione e per alcuni problemi legati alla stabilità di perturbazioni magnetoidrodinamiche.

La formazione del personale interno, di studenti e candidati al Dottorato viene perseguita, nel quadro di ampie collaborazioni con Istituti Scientifici ed Università nazionali ed internazionali. L'IFP ha organizzato in proprio o collaborato all'organizzazione scientifica di numerosi workshop e conferenze internazionali sulla fisica del plasma di laboratorio e astrofisico, anche in compartecipazione con l'International School of Plasma Physics e l'Associazione Italiana Vuoto.

Le attività sviluppate vengono elencate nel seguito.

Fisica sperimentale dell'interazione di plasmi con onde ciclotroniche elettroniche e tecnologie relative:
1. esperimento ECRH in FTU;
2. ricerca e sviluppo nel Laboratorio Onde Millimetriche;
3. partecipazione a progetti ed esperimenti ECRH in ambito internazionale;
4. attività Planck-LFI.

Tecnologie del Plasma e della Fusione Termonucleare:
1. modificazioni superficiali dei materiali indotte dal plasma;
2. distruzione di sostanze organiche tossico nocive;
3. separazione di ioni in un plasma mediante forze ponderomotrici generate da potenza RF;
4. sviluppo di strumentazione per l'analisi superficiale di materiali.

Teoria dei Plasmi e della Fusione Termonucleare:
1. fisica dell'interazione onde-plasma negli esperimenti per la fusione;
2. studi predittivi e interpretativi di trasporto e MHD nei tokamak;
3. sviluppo di problemi teorici di principio;
4. progettazione e sviluppo di diagnostiche per la fusione.