Codemo'on  

 

A*vità  di  ricerca  nel  se4ore  dei  Campi  ele4romagne'ci  

 Cris%na  Pon%  Silvio  Ceccuzzi  

   

www.dea.uniroma3.it/lema/  

1.  Diffrazione  da  ogge*  sepol'      Cris%na  Pon%  

 Ambi'  applica'vi  ü  Individuazione  di  mine  sepolte  ü  Localizzazione  di  so4oservizi:  re'  ele4riche,  fognarie,  gas,  acquedo*  ü  Manutenzione  delle  strade:  rilievo  di  vuo'  e  cavità  ü  Indagini  archeologiche      Necessità  di  disporre  di  modelli  che  risolvano  problemi  di  diffrazione  dire*  ü  Modelli  teorici  accura'  ü  Descrizione  realis'ca  dello  scenario  

ü  Sviluppo  di  un  codice  per  la  soluzione  di  problemi  di  diffrazione  da  ogge5  sepol6        

Diffrazione  da  ogge*  sepol'  

onde radar

oggetto

raccolta dei dati

Modelli  per  la  diffrazione  da  ogge*  sepol'  

Geometria  dello  scenario  

Sorgente  

Sca9eratori  ü  Cilindri  metallici  o  diele9rici  

Approccio  risolu'vo  

Studio  della  reirradiazione  da  ogge*  sepol'  con  Cylindrical  Wave  Approach        

Risulta':  rilievo  di  so4oservizi  

-90 -60 -30 0 30 60 900

0.1

0.2

0.3

0.4

z [cm]

a = 6 cma = 8 cma = 10 cma = 15 cma = 20 cm

e1  =  4  Pol.  E  ji  =  0    h  =  50  cm    

-90 -60 -30 0 30 60 900

0.1

0.2

0.3

0.4

z [cm]

h = 10 cmh = 20 cmh = 30 cmh = 40 cmh = 50 cm

e1  =  4  Pol.  E  ji  =  0    a  =  6  cm    

Risposta  al  variare  del  raggio    

Risposta  al  variare  della  profondità    

Modalità  opera've:  il  Georadar  

2.  Antenne  in  tecnologia  EBG        Cris%na  Pon%      

Metamateriali  a  band  gap  ele4romagne'co  (EBG)  

 •  Bande  proibite:   intervalli   di   frequenza   in   cui   è   inibita   la   propagazione   delle  

onde  ele4romagne'che    •  U'lizzo  degli  EBG  come  rifle4ori,  substra'  o  superstra'  di  antenne:    

ü  Inibiscono   la   propagazione   delle   onde   superficiali,   riducendo   il   profilo  dell’antenna  

ü  Migliorano  l’efficienza  di  radiazione  

 

EBG: mezzi artificiali, realizzati da inclusioni di dimensioni confrontabili con la lunghezza d’onda, inserite in un mezzo omogeneo

I  materiali  EBG  nel  proge4o  di  antenne  

 Antenne  a  cavità  EBG  •  l‘EBG   è   impiegato   come   superstrato  

di  un  radiatore  primario,  che  termina  su  piano  di  massa  

•  Effe4o   consistente   di   incremento  della  dire*vità  

 ü  Sviluppo   di   un   codice   basato   su   Fourier   Modal   Method   per   l‘analisi   di  

stru4ure  periodiche  ü  Proge4o  dell‘antenna  con  HFSS  

Proge4o  e  fabbricazione  di  un  EBG  woodpile  

Woodpile  •  EBG  di  'po  3D  con  band  proibita  completa  •  O4enuto  impilando  barre  diele4riche  con  orientamento  ortogonale  

Proto6po  realizzato  Banda  proibita  

Antenna  a  cavità  woodpile  HPBW    12°  piano  E    14°  piano  H  SLL  -­‐9.84  dB  piano  E  -­‐13.15  dB  piano  H  

3.  Sintesi  di  componen'  a  microonde    per  applicazioni  ad  alta  potenza    (fusione  nucleare)  

   Silvio  Ceccuzzi  

Fusione  nucleare  

2D 3T

+ +

4He n

Energia prodotta Δm�c2 = 17.6 MeV +

•  Produce elio: non radioattivo, chimicamente inerte (no effetti su ozono, no piogge acide, …), non influisce su effetto serra => compatibilità ambientale.

•  Non richiede stoccaggio di scorie radioattive. Il trizio (radioattivo) è consumato nella reazione e i materiali strutturali possono essere scelti con basso tempo di dimezzamento => possibile riutilizzo dei materiali in 1 o 2 generazioni.

•  Reazioni non controllate si fermano: no rischio di incidenti come Tchernobyl, non produce materiali per armi nucleari => sicurezza intrinseca.

•  Consumo di combustibile minimo rispetto a energia prodotta e l’estrazione non implica problemi ecologici => fonte d’energia per migliaia/milioni di anni.

•  Indipendenza dell’energia dalla geografia => no difficoltà geopolitiche.

Magnifico! Allora perché non esistono centrali a fusione?

Tokamak  

FTU R = 0.93 m

~ 0 MW

•  La fusione termonucleare a confinamento magnetico ha dato sinora i migliori risultati.

JET R = 3 m ~ 16 MW

ITER R = 6.2 m ~ 500 MW

DEMO R = 8.5-9.6 m ~ 2700 MW

temperatura = 1÷2 milioni °C

1990 1992

2020

?

Antenna

Radiofrequenza  e  tokamak  

•  La radiofrequenza nei tokamak è usata per scaldare o accelerare le particelle. Per il secondo scopo le microonde tra 1 e 10 GHz (Lower Hybrid) sono le frequenze più efficienti. Lo schema dei sistemi a radiofrequenza è simile:

Evanescent zone Plasma wave

Resonance zone

vacuum

plasma

RF generators

- HVPS - tubes - low power units - switches - …

Transmission lines

- waveguides - converters - bends - filters - … R

F w

indo

ws

Monitoring, control and protection systems

Linee  di  trasmissione  di  sistemi  a  5  GHz  

•  Il trasporto di potenza elettromagnetica dai generatori al tokamak richiede il progetto di componenti non convenzionali capaci di trasmettere efficientemente elevate potenze (500 kW). Componenti critici sono ad esempio:

•  curve:

•  filtri di modo:

•  convertitori:

!

!

Proge4o  dei  componen'  a  microonde  

•  Se possibile, il progetto di questi componenti si fa con software commerciali

Analisi RF/termica eseguita con

COMSOL Multiphysics

200 400 600 800 10000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

effic

ienc

y (%

)

curvature radius [mm]

smooth wallprofiledcorrugated

Efficienza di trasmissione delle curve predetta da CST Microwave Studio

Assorbimento di potenza calcolato con

HFSS

•  Talvolta è preferibile o necessario sviluppare nuovi tool di calcolo.

I

II

III

IV

side/top view

III

IV I II Ai+

Ai!

Bi+

Bi!

Ci+

Ci!

!

! y

zx

1.   Diffrazione  da  ogge5  sepol6    COST  Ac6on  TU1208  -­‐  Civil  Engineering  Applica6on  of  Ground  Penetra6ng  Radar  

2.   Antenne  in  tecnologia  EBG    PRIN  2009  –  Sviluppo  di  metodologie  di  proge9o  per  stru9ure  sele5ve  in  frequenza  

3.  Sintesi  di  componen6  a  microonde  per  applicazioni  ad  alta  potenza  –      fusione  nucleare    Programma  Euratom-­‐ENEA  sulla  fusione  nucleare  

   Il  nostro  gruppo:    Saba  Adabi,  Silvio  Ceccuzzi,  Francesco  Napoli,  Lara  Pajewski,  Cris'na  Pon',  Giuseppe  Sche*ni    Per  ulteriori  informazioni:  h4p://www.dea.uniroma3.it/lema/People/giuseppe_sche*ni.htm  

Conclusioni