Diffusione classica: differenze tra le versioni

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La '''diffusione classica''' è un concetto chiave nella [[Energia da fusione|fusione]] e in altri campi in cui un [[Plasma (fisica)|plasma]] è confinato da un [[campo magnetico]] all'interno di un recipiente. Prende in considerazione le collisioni tra [[Ione|ioni]] nel plasma che fanno sì che le particelle si muovano su percorsi diversi e alla fine abbandonino il volume di confinamento e colpiscano le pareti del recipiente.

La velocità di diffusione è proporzionale a 1/B², dove B è l' [[Campo magnetico|intensità del campo magnetico]], il che implica che i tempi di confinamento possono essere notevolmente migliorati con piccoli aumenti dell'intensità del campo. In pratica, le velocità suggerite dalla diffusione classica non sono state riscontrate in macchine del mondo reale, dove una serie di instabilità del plasma precedentemente sconosciute hanno fatto sì che le particelle abbandonassero il confinamento a velocità più vicine a B, non a B², come era stato osservato nella diffusione di Bohm.

L'incapacità della diffusione classica di prevedere il comportamento del plasma nel mondo reale portò negli anni '60 a un periodo noto come "la stasi", in cui sembrava impossibile realizzare un reattore a fusione pratico. Nel corso del tempo, le instabilità furono individuate e affrontate, soprattutto nel [[tokamak]]. Ciò ha portato a una comprensione più approfondita del processo di diffusione, noto come trasporto neoclassico.

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== Descrizione ==

La [[Diffusione di materia|diffusione]] è un processo di cammino aleatorio che può essere quantificato attraverso due parametri chiave: Δx, la lunghezza del passo, e Δt, l'intervallo di tempo in cui il camminatore compie un passo. Pertanto, il coefficiente di diffusione è definito come D ≡ (Δx)²/(Δt). Il plasma è una miscela simile a un gas costituita da particelle ad alta temperatura, come [[Elettrone|elettroni]] e ioni, che normalmente sarebbero uniti per formare atomi neutri a temperature più basse. La temperatura è una misura della velocità media delle particelle, quindi temperature elevate implicano velocità elevate, e di conseguenza un plasma si espanderà rapidamente a velocità tali da rendere difficile il suo controllo, a meno che non venga applicata una forma di "confinamento".

Alle temperature raggiunte durante [[Fusione nucleare|la fusione nucleare]], nessun materiale può contenere un plasma. La soluzione più comune a questo problema è quella di utilizzare un [[campo magnetico]] per creare un confinamento, a volte noto come "bottiglia magnetica". Quando una particella carica viene posta in un campo magnetico, orbiterà attorno alle linee del campo continuando a muoversi lungo quella linea con la stessa velocità iniziale. Ciò produce un percorso elicoidale attraverso lo spazio. Il raggio del percorso è funzione dell'intensità del campo magnetico. Poiché le velocità assiali avranno un intervallo di valori, spesso basati sulla [[Distribuzione di Maxwell-Boltzmann|statistica di Maxwell-Boltzmann]], ciò significa che le particelle nel plasma passeranno accanto ad altre quando le superano o vengono superate.

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Se si considerano due ioni di questo tipo che viaggiano lungo percorsi assiali paralleli, questi possono collidere ogni volta che le loro orbite si intersecano. Nella maggior parte delle geometrie, ciò significa che vi è una differenza significativa nelle velocità istantanee al momento della collisione: uno potrebbe andare "verso l'alto" mentre l'altro potrebbe andare "verso il basso" nei loro percorsi elicoidali. Questo provoca collisioni che diffondono le particelle, rendendo i loro movimenti dei cammini aleatori. Alla fine, questo processo farà sì che un dato ione superi il confine del campo e quindi sfugga al "confinamento".

In un campo magnetico uniforme, una particella compie un movimento casuale lungo le linee di campo con un passo pari al [[:en:Gyroradius|giroraggio]] ρ≡v_th/Ω, dove v_th indica la velocità termica e Ω≡qB/m la [[frequenza di ciclotrone]] (girofrequenza). I passi vengono resi casuali dalle collisioni, perdendo la coerenza. Pertanto, il passo temporale, o tempo di decoerenza, è l'inverso della frequenza collisionale ν_c. Il tasso di diffusione è dato da ν_cρ², con una legge di scala piuttosto favorevole B⁻².

== In pratica ==

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== Bibliografia ==

* {{Cita libro|nome=Daniel|cognome=Clery|titolo=A Piece of the Sun: The Quest for Fusion Energy|url=https://books.google.com/books?id=ABCLDwAAQBAJ|data=2014|editore=Abrams|pp=104–105104-105|ISBN=9781468310412}}

==Collegamenti esterni==