PALUMBO, Donato

PALUMBO, Donato

PALUMBO, Donato. – Nacque il 16 luglio 1921 a Salaparuta, in provincia di Trapani, da Giuseppe, medico condotto, e Rosalia Di Lorenzo.

Nel 1939 vinse, in prima posizione, il concorso per l’ammissione alla Scuola normale superiore di Pisa, dove si laureò in fisica, con lode, nel 1944. Dal 1944 al 1958 fu successivamente assistente, professore incaricato e professore titolare di elettrochimica, spettroscopia e fisica teorica alla facoltà di scienze dell’Università di Palermo. Durante questo periodo tenne anche i corsi di matematica generale alla facoltà di economia, di matematica alla facoltà di agricoltura e di fisica delle radiazioni alla facoltà di medicina. Nel 1946 passò circa un anno a Parigi, alla Sorbona e all’Institut Henri Poincaré e, nel 1957, circa sei mesi a Bristol, presso il Physics Laboratory. Nel 1954 ottenne la libera docenza in fisica e, nel 1958, in fisica superiore.

L’attività scientifica in questi anni, riguardante principalmente la base di calcolo per l’utilizzazione della autoradiografia nelle emulsioni nucleari e la risonanza paramagnetica nei cristalli, dette luogo a circa 25 pubblicazioni sulle più importanti riviste scientifiche italiane, quali Il Nuovo cimento e La ricerca scientifica.

Il 30 aprile 1952 sposò Maria Clelia Cuccia, dalla quale ebbe tre figli: Rosalia (laureata in ingegneria e chimica), Giuseppe (laureato in scienze politiche ) e Carlo (laureato in medicina).

Nel 1958 fu istituita la Comunità europea dell’energia atomica (EURATOM), con l’obiettivo di sviluppare le applicazioni pacifiche dell’energia nucleare sia nel campo della fissione sia in quello della fusione. Enrico Medi, fisico e uomo politico democristiano, fu nominato membro della commissione EURATOM e chiese a Palumbo di seguirlo a Bruxelles per occuparsi, in qualità di capo divisione, dell’organizzazione delle ricerche sulla fusione. Nel 1961 Palumbo divenne direttore del Programma fusione, posizione che mantenne fino al pensionamento, nel luglio del 1986, quando gli fu conferito il titolo di direttore generale onorario.

Le ricerche dell’EURATOM nel campo della fissione furono organizzate fin dall’inizio sulla base di un Centro comune di ricerche: l’EURATOM assunse ricercatori nei sei paesi allora membri e li assegnò al centro di Ispra (VA) che le fu ceduto dal Comitato nazionale per l’energia nucleare (CNEN). Nel campo della fusione invece, Palumbo ebbe l’idea di sostenere le ricerche in corso nei vari laboratori nazionali, organizzandole nell’ambito di un programma europeo basato su una serie di contratti di associazione tra l’EURATOM e gli organismi nazionali competenti. Questo fu il suo primo grande contributo allo sviluppo delle ricerche sulla fusione in Europa.

Propose che ogni associazione fosse cofinanziata dalla Comunità e dal paese membro corrispondente.

Questa formula, evitando la competizione per i programmi e i finanziamenti tra Centro comune e laboratori nazionali, consentì di integrare, nel corso degli anni successivi, tutte le ricerche sviluppate nei paesi membri nel campo della fusione in un unico programma europeo. Ciò permise all’Europa di divenire competitiva in questo campo a livello mondiale e di essere considerata un partner di livello equivalente nei rapporti internazionali con gli Stati Uniti, l’Unione Sovietica e il Giappone.

La prima associazione, con il Commissariat à l’énergie atomique francese, fu istituita nel 1959. Seguirono nel 1960 l’associazione con il Comitato nazionale per l’energia nucleare italiano, nel 1961 con il Max Planck Institut für Plasma Physik tedesco e successivamente con gli organismi olandesi e belgi impegnati nella fusione. La cooperazione con il Regno Unito e la Danimarca cominciò prima ancora che tali paesi entrassero nella Comunità europea e fu formalizzata nel 1973. La Svezia e la Svizzera (entrambe paesi non-membri a quell’epoca) entrarono nel Programma fusione rispettivamente nel 1976 e nel 1979. In seguito alle estensioni della Comunità europea del 1981 e del 1986, furono create le associazioni in Grecia, in Spagna e in Portogallo. Nel 1986, quando terminò la carriera di Palumbo, esistevano tredici associazioni.

La Commissione europea partecipava al finanziamento di ogni associazione con un contributo pari al 25 per cento delle spese generali. Ogni associazione era diretta da un comitato di gestione nel quale la Commissione e l’organismo nazionale competente avevano pari diritti di voto. Ogni comitato di gestione si riuniva almeno due volte l’anno ed era presieduto ad anni alterni dalla Commissione o dall’organismo nazionale competente. Palumbo partecipò per più di 25 anni, come presidente o come vicepresidente, a tutte le riunioni di tutti i comitati di gestione del programma. La sua competenza scientifica e il suo interesse per gli aspetti programmatici della ricerca, più che per la burocrazia, gli valsero la stima di tutti i principali dirigenti dei laboratori europei.

La rete delle associazioni era completata per l’insieme del programma da un organo consultivo collettivo ideato da Palumbo: il Groupe de liaison. Questo gruppo divenne piú tardi il Comitato consultivo per il Programma fusione (CCPF) e poi il Comitato consultivo EURATOM per la fusione (CCE-FU) e svolse per mezzo secolo un ruolo centrale nel coordinamento. Sempre su iniziativa di Palumbo, in seno a tale gruppo fu creato il Comitato dei direttori, per assicurare il coordinamento della gestione effettiva del programma.

Poco prima che questo iniziasse, le ricerche sulla fusione, avendo incontrato problemi particolarmente difficili, erano state declassificate di comune accordo tra Stati Uniti e Unione Sovietica, alla conferenza di Ginevra dell’Agenzia internazionale dell’energia atomica (AIEA) del 1958. Gli esperimenti in corso in Europa a quell’epoca riguardavano una grande varietà di configurazioni – specchi magnetici, diverse forme di magnetostrizione, macchine toroidali, macchine Q ecc. – e vari laboratori europei avevano come obiettivo l’esplorazione della fisica dei plasmi più che lo sviluppo della fusione come sorgente di energia. La priorità che Palumbo adottò inizialmente fu la costituzione di una rete europea. Promosse dunque l’adesione di tutti i laboratori europei attivi nel campo della fisica dei plasmi. Il programma aveva tuttavia come obiettivo lo sviluppo di un prototipo di reattore a fusione, ciò che giustificava i sostanziali finanziamenti richiesti, e Palumbo si rese conto molto precocemente che occorreva renderlo più finalizzato, concentrando le attività sulle configurazioni più promettenti in vista del reattore.

Risultati eccezionalmente positivi ottenuti su di un tokamak a Dubna furono annunciati nel 1968 dai russi e confermati l’anno seguente da un gruppo di diagnostici britannici inviato sul posto. Palumbo fu tra i primi scienziati europei che compresero il principio del funzionamento del tokamak e il suo grande potenziale. Più in generale, si rese conto fin da quell’epoca della superiorità delle configurazioni toroidali. Per concentrare le ricerche sperimentali in Europa sulle macchine toroidali, introdusse il supporto preferenziale: i progetti che venivano giudicati prioritari dal Comitato consultivo per la fusione ricevevano un contributo finanziario del 45 per cento delle spese di costruzione da parte della Comunità europea. Questo fu il secondo grande contributo di Donato Palumbo alle ricerche sulla fusione in Europa.

Gran parte della competenza iniziale europea sul confinamento toroidale fu acquisita, grazie al supporto preferenziale, sulla prima generazione di macchine, che comprendeva in Francia TFR (Tokamak Fontenay-aux-Roses), in Germania Pulsator, Asdex e gli stellarator della serie Wendelstein e in Italia FT (Frascati Tokamak) e il ‘pinch’ Eta-Beta di Padova. Il supporto preferenziale servì più tardi a selezionare e ottimizzare in base a criteri rigorosi una seconda generazione di macchine toroidali, specializzate e complementari, tra le quali vanno citate, in Francia Tore Supra, in Germania Asdex Upgrade e Wendelstein 7X, in Gran Bretagna Dite e in Italia FTU (Frascati Tokamak Upgrade) e RFX (Reverse Field Experiment).

La prima generazione di macchine toroidali era ancora in costruzione quando Palumbo promosse la riflessione sul grande passo successivo da affrontare collettivamente su scala europea. Nel 1971 fu istituito su sua iniziativa un gruppo di esperti per proporre i parametri di una nuova macchina. Il gruppo definì un tokamak con una corrente toroidale di almeno 3 mega ampère, al fine di confinare le particelle alfa prodotte dalle reazioni deuterio-trizio, e raccomandò la costituzione di un gruppo di progetto. Il Comitato dei direttori, che Palumbo presiedeva, seguì tali raccomandazioni e decise di stabilire a Culham (Regno Unito) una squadra di progettazione guidata dall’ingegnere francese Paul-Henri Rebut. Il JET (Joint European Torus) Design Team elaborò tra l’estate 1973 e la fine del 1975 un progetto completo. La decisione del Consiglio dei ministri della Comunità europea di costruire il JET intervenne alla fine del 1977, con due anni di ritardo dovuti alle discussioni sul sito. Per il finanziamento del progetto fu adottata la formula, proposta da Palumbo, che l’80 per cento fosse a carico della Comunità europea e il 20 per cento ripartito tra i laboratori nazionali che partecipavano al programma. Questo facilitò l’implicazione delle associazioni, in particolare nella fase di funzionamento del JET, senza pesare eccessivamente sui loro bilanci. La forma giuridica del progetto, anch’essa suggerita da Palumbo, fu quella di una ‘impresa comune’, ai sensi del trattato EURATOM, il che conferì al progetto stabilità e indipendenza.

La costruzione del JET durò cinque anni, conformemente al progetto, e i costi non superarono le previsioni di bilancio. Il primo plasma fu prodotto nel giugno del 1983. L’inaugurazione ufficiale ebbe luogo il 9 aprile 1984, in presenza della regina Elisabetta d’Inghilterra e di François Mitterand, allora presidente del Consiglio della Comunità europea. JET fu uno dei piú grandi successi scientifici e tecnici del ventesimo secolo. Gli obiettivi iniziali furono pienamente realizzati nel novembre 1991, con la produzione di 1 MW di potenza di fusione durante un secondo e la macchina continuò in seguito a produrre risultati importanti, registrando primati mondiali. Palumbo fu non soltanto il principale padre fondatore del JET ma anche uno dei principali artefici del suo successo nelle fasi di costruzione e di funzionamento.

Già verso la fine degli anni Settanta, quando la costruzione del JET era agli inizi, egli cominciò a promuovere gli studi di fattibilità del reattore termonucleare, sia a livello europeo che a livello mondiale. A livello europeo, favorì l’inserzione nei programmi comunitari di tali studi, che dovevano servire a orientare il Programma fusione europeo, in particolare nel campo della tecnologia, verso il suo obiettivo finale: la costruzione di un prototipo di reattore. Al tempo stesso, le attività in questo campo dovevano permettere di costituire una solida base europea per la partecipazione alla collaborazione mondiale. All’inizio degli anni Ottanta, Palumbo comprese la necessità di focalizzare gli studi su un singolo progetto di ‘next step’ e di riunire in un sito unico un gruppo che vi lavorasse a tempo pieno. Convinse il Comitato dei direttori dell’interesse strategico per l’Europa a intraprendere un’azione importante in questo campo e a sostenerla mettendo a disposizione il personale scientifico e tecnico qualificato. Il gruppo NET (Next European Torus) fu insediato a Garching, in Baviera, nel 1983 e svolse in seguito un ruolo centrale nella partecipazione europea al progetto ITER.

A livello mondiale, gli studi di fattibilità del reattore si prestavano bene alla cooperazione internazionale e potevano servire a preparare il terreno per una possibile iniziativa a tale livello su un prototipo di reattore. Palumbo fu cosciente fin dall’inizio del Programma fusione europeo del fatto che la costruzione di un tale prototipo, data la dimensione dello sforzo necessario, avrebbe potuto essere affrontata soltanto nel quadro di una cooperazione mondiale.

Nell’ambito dell’Agenzia internazionale dell’energia atomica (AIEA), Palumbo fu membro fin dal 1971 (e fino al 1986) dell’International Fusion Research Council e promosse nel 1978, in accordo con le delegazioni degli Stati Uniti, dell’Unione Sovietica e del Giappone, l’istituzione di INTOR: una attività di raccolta e di valutazione della base di dati scientifici e tecnici necessari alla costruzione e al funzionamento di un prototipo di reattore. Tale attività, consistente essenzialmente in una serie di workshops, durò una decina d’anni, implicò un centinaio di specialisti da parte di ciascuno dei quattro partecipanti e fornì non solo una solida base di dati, ma anche una esperienza di collaborazione internazionale a livello mondiale utilissima per il lancio della prima fase del progetto ITER.

Il gruppo INTOR fornì, all’inizio del 1980, un’identificazione delle attività di ricerca e sviluppo preliminari, necessarie alla progettazione di un reattore sperimentale e nel 1981 una definizione di principio (conceptual design) di tale macchina. In seguito agli incontri del 1985 tra Michail Gorbačëv e Mitterrand a Parigi e tra Gorbačëv e Ronald Reagan a Ginevra, fu lanciata nel quadro dell’AIEA l’Iniziativa quadripartita tra Stati Uniti, Unione Sovietica, Europa e Giappone, iniziativa che segnò di fatto la nascita della collaborazione ITER. Donato Palumbo fu dunque non solo il padre fondatore del Programma fusione europeo e del JET ma anche uno dei principali precursori del progetto ITER, la più importante iniziativa di cooperazione scientifica internazionale intrapresa finora nel mondo.

Convinto dell’importanza della fusione per l’umanità e al tempo stesso della difficoltà della sua realizzazione, fu sempre un grande sostenitore della collaborazione internazionale in questo campo. Gli accordi bilaterali di cooperazione sulla fusione tra la Comunità europea e gli Stati Uniti, il Canada e il Giappone furono conclusi su sua iniziativa. Nell’ambito dell’Agenzia internazionale dell’energia (AIE), fu presidente del Fusion Power Coordinat-ing Committee (FPCC), dalla sua creazione, nel 1971, fino al 1986. Vari accordi esecutivi AIE (implementing agreements) furono elaborati, firmati e applicati sotto l’egida del FPCC. Tra questi, si possono citare l’Accordo di cooperazione tra i tre grandi tokamaks: TFTR (Stati Uniti), JT60 (Giappone) e JET (Europa) e il progetto sulle grandi bobine (Large Coil Project): un assemblaggio di sei grandi prototipi di magneti sopraconduttori, due dei quali costruiti in Europa, uno negli Stati Uniti e uno in Giappone. Nel 1980 Palumbo fu invitato a presentare la Artsimovich Memorial Lecture al Congresso mondiale della AIEA sulla fusione, ciò che costituì un alto riconoscimento dei suoi meriti scientifici a livello internazionale.

Durante tutti gli anni nei quali assunse responsabilità ufficiali e per più di vent’anni dopo il pensionamento, Palumbo mantenne un’attività di ricerca personale incentrata essenzialmente sulla determinazione teorica delle configurazioni di equilibrio di un plasma toroidale. Nel 1967, cercando l’equivalente toroidale dell’equilibrio cilindrico circolare, trovò il cosiddetto equilibrio isodinamico. Nel 1971 determinò esplicitamente la soluzione assisimmetrica delle equazioni della magnetoidrodinamica. Nel 1984 dimostrò l’unicità degli equilibri isodinamici. Nel 1985 presentò un riassunto dei suoi principali lavori precedenti alla XII Conferenza europea di fisica dei plasmi. Tra il 1990 e il 2008 presentò alla Scuola internazionale di fisica dei plasmi a Varenna una serie di lavori sullo stellarator.

Morì a Salaparuta il 9 febbraio 2011.

Nel corso della sua carriera ricoprì altre prestigiose cariche e ricevette numerosi riconoscimenti:fusocio dell’Accademia di scienze, lettere e arti di Palermo (1976); cavaliere ufficiale dell’Ordine al merito della Repubblica italiana (1970); presidente della Scuola internazionale di fisica del plasma di Varenna (1985); presidente del Comitato scientifico della Scuola sulla tecnologia della fusione del Centro Ettore Majorana di Erice (1985); commendatore dell’Ordine al merito della Repubblica italiana (1986); membro fondatore del World Lab-oratory (1986); Bundesverdienstkreuz 1^e Klasse della Repubblica federale tedesca (1986).

Opere. Selezione di lavori scientifici: Some considerations on closed configurations of mag-netohydrostatic equilibrium, in Il nuovo cimento, vol. 53B, 1968, pp. 507-511; Isodinamic equilibrium, in International School of plasma phys-ics: Course on instabilities and confinement in toroidal plasmas... 1971, Luxembourg 1974, pp. 313 ss.; Some properties of MHS equilibrium toroidal equilibria and non-existence of the isodynamic stellarator, in Atti dell’Accademia di scienze, lettere e arti di Palermo. Parte I: scienze, s. 5, 1984; con M. Balzano, The unicity of the isodynamic toroidal configurations, ibid., pp. 497 ss.; Introductory lecture, in Theory of fusion plasmas: proceedings of the workshop...Varenna… 1987, a cura di A. Bondeson - E. Sindoni - F. Troyon, Bologna 1988, pp. 12 ss.; Introduction, in Theory of fusion plasmas: proceedings of the joint Varenna-Lausanne international workshop...1990, a cura di E. Sindoni - F. Troyon - J. Vaclavik, Bologna 1991, pp. XIX-XXII; Some considerations on stellarators and an eval-uation of ‹β›, ibid., pp. 693 ss.; Vacuum stellar-ator: direct approach, in Theory of fusion plas-mas: proceedings of the joint Varenna-Lausanne international workshop, a cura di O. Sauter - X. Garbet - E. Sindoni, AIP Conference Proceed-ings, vol. 1069, New York 2008, pp. 307-311; con S. Di Liberto, On the existence of vacuum stellarator: geometrical approach, ibid., pp. 312-317. Sulla fusione e la collaborazione internazionale: La recherche sur la fusion dans la Communauté Européenne, in Journal de physique. Colloques, C3, 1977, vol. 38, pp. 1-8; Origin and role of international cooperation in fusion research. Artsimovich memorial lecture, in Plas-ma physics and controlled nuclear fusion research 1980. Proceedings of the eighth international conference... held by the International Atomic Energy Agency, Vienna 1981, pp. 3 ss.; The European fusion programme, in Fusion reactor design and technology. Proceedings of the third technical committee meeting and workshop... organized by the International Atomic Energy Agency... 1981, Vienna 1983, pp. 7 ss.