NBTF Padova – SPIDER, la più potente sorgente di ioni negativi di idrogeno/deuterio al mondo, entra in una nuova fase operativa: è pronta ad operare a pieno regime dopo un’importante campagna di potenziamento dell’esperimento.
Si tratta di un momento chiave, sia dal punto di vista tecnico che simbolico. Con il reinserimento della sorgente all’interno della camera da vuoto, SPIDER torna, infatti, a essere un sistema completo e pienamente integrato, pronto a riprendere la generazione e l’accelerazione del plasma di idrogeno/deuterio a 100 kV, avvicinandosi sempre di più alle prestazioni richieste da ITER.
«L’attenzione si sposta ora sulla prossima fase di validazione sperimentale» – afferma Diego Marcuzzi, Project Manager NBTF – «Lo shutdown di questi mesi non è stato solo un periodo di manutenzione, ma una vera e propria campagna di upgrade, che ha affrontato le principali criticità emerse durante la precedente operazione sperimentale, migliorando prestazioni e affidabilità».
Gli upgrade sviluppati
Gli interventi realizzati durante lo shutdown 2025–2026 sono stati estesi e fortemente guidati dall’esperienza operativa maturata nelle campagne precedenti.
Particolare attenzione è stata dedicata al condizionamento delle superfici. Depositi, ossidazioni e segni di erosione e bruciatura dovuti al plasma, al cesio e all’interazione con il fascio sono stati rimossi attraverso pulizie meccaniche e chimiche, consentendo di avviare la nuova campagna in condizioni più controllate e riproducibili.
Un ulteriore intervento chiave ha riguardato i parasitic beamlets, generati da fori di degasaggio e da percorsi in linea di vista all’interno dei componenti delle griglie. Il redesign delle piastre di copertura della griglia di estrazione, insieme alla chiusura o riduzione delle linee critiche, consente oggi di mitigare in modo significativo questo fenomeno.
Importanti aggiornamenti hanno interessato anche il sistema di griglie. Un segmento della griglia a massa, soggetto a perdite, è stato sostituito con una versione migliorata, caratterizzata da uno strato elettrodepositato più spesso e da un design ottimizzato.
Negli RF driver, lo shutdown ha evidenziato un degrado del rivestimento in molibdeno. I componenti sono stati completamente decapati e rigenerati, mentre su parte del sistema è stata introdotta una nuova soluzione – un rivestimento in molibdeno con interstrato di cromo – progettata per migliorarne adesione e durabilità.
Un salto di qualità nell’affidabilità del raffreddamento
«Uno degli upgrade più rilevanti riguarda il sistema di raffreddamento, dal punto di vista ingegneristico» spiega Mauro Pavei, responsabile dell’ingegneria termomeccanica dell’impianto NBTF di Padova.
«Un gran numero di raccordi VCR (filettati) della Beam Source, individuati come possibile causa di perdite indotte dal calore, è stato sostituito con saldature – come già avviene nei componenti di MITICA – utilizzando tecniche di saldatura orbitale. Ci aspettiamo un miglioramento significativo dell’integrità del vuoto e dell’affidabilità operativa, anche in vista dell’installazione del Vacuum Enhancement Module (VEM) prevista per il prossimo autunno» spiega Pavei.
Il sistema di raffreddamento è stato inoltre ottimizzato attraverso:
«Queste modifiche sono fondamentali per garantire una gestione termica stabile durante il funzionamento ad alta potenza» aggiunge Pavei.
Maggiore flessibilità e controllo
Le nuove soluzioni progettuali introducono anche una maggiore flessibilità operativa.
La connessione rivista tra bias plate e corpo sorgente consente ora diverse configurazioni elettriche, inclusi regimi operativi simili a quelli di MITICA.
Tra gli altri miglioramenti:
Nel complesso, questi interventi ampliano lo spazio operativo accessibile e migliorano il controllo dei processi fisici più rilevanti.
Verso i parametri nominali
«Con SPIDER ormai pronto a tornare in vuoto, il focus si sposta sulla validazione sperimentale» – conclude Marcuzzi – «L’obiettivo resta chiaro: dimostrare un funzionamento stabile e ad alte prestazioni di una sorgente di ioni negativi in scala reale, affrontando a 100 kV tutte le criticità richieste per gli iniettori di fascio neutro di ITER».
Questa nuova fase si basa direttamente sull’esperienza maturata nelle campagne precedenti. Con una macchina più robusta e performante, il programma entra ora in una fase decisiva, in cui le prestazioni attese diventano un obiettivo sperimentale concreto.
