Materiali privilegiati si affacceranno direttamente sullo spettacolo di vortici e alte temperature del plasma da fusione.
La prima parete dell’esperimento RFX-mod2, sviluppato per lo studio della fisica dei plasmi da fusione, sarà composta di 2016 mattonelle esposte a interazioni locali con il plasma e dovrà sopportare shock termici notevoli con temperatura del plasma fino a circa 15 milioni di gradi Centigradi.
RFX-mod2, l’esperimento in configurazione magnetica Reversed Field Pinch più grande al mondo, è in via di rifacimento per migliorare le sue prestazioni sperimentali e per essere utilizzato anche in configurazione tokamak. Il progetto di rifacimento della macchina è denominato MIAIVO ed è finanziato dalla Regione Veneto con fondi Por/Fesr. Il progetto MIAIVO è stato sviluppato in collaborazione con alcune industrie dell’alto Vicentino e garantirà un trasferimento di conoscenze dalla ricerca all’industria e l’ottenimento di una nuova macchina sperimentale innovativa nei suoi componenti.
Dopo numerosi studi, per le nuove mattonelle a contatto con il plasma, è stato confermato il materiale già utilizzato per l’esperimento RFX-mod: la grafite isostatica. Il materiale è stato scelto per la sua alta conducibilità termica (fino a circa 165 Wm− 1 K− 1), uniformità e alta resistenza meccanica (resistenza a compressione di 100 MPa, resistenza a trazione di 30 MPa). Le tegole di grafite isostatica sono state sviluppate per rivestire e proteggere la camera da vuoto di RFX-mod2, più grande di quella di RFX-mod e con notevoli modifiche migliorative per ridurre la perdita di materiale della prima parete per sublimazione dopo interazioni con le turbolenze del plasma. Nonostante questi vantaggi, il principale problema dell’utilizzo della grafite è il suo comportamento, simile a quello di una spugna, che durante gli esperimenti assorbe e rilascia idrogeno l’elemento di cui è formato il plasma. Questo rilascio e assorbimento delle mattonelle rende difficile controllare l’esatto contenuto di idrogeno nell’esperimento.
Per ovviare a questo problema sono allo studio delle mattonelle rivestite di tungsteno e internamente costruite con grafite estrusa ad elevatissima conducibilità termica per ridurre le tensioni all’interfaccia con il tungsteno. Questo sviluppo mira a simulare una prima parete metallica nell’esperimento RFX-mod2. Le grandi incertezze sulla resistenza e le inferiori caratteristiche meccaniche della grafite estrusa, rispetto al materiale ora in uso, la grafite isostatica, hanno comportato una scelta conservativa nel progetto attuale che però è compatibile con una possibile futura sostituzione della prima parete. Alle mattonelle di RFX-mod2 saranno affiancati numerosi rilevatori di corrente e, dalle misure effettuate, verrà calcolato lo sforzo che solleciterà le mattonelle. Sulla base dei dati raccolti, infine, si validerà l’utilizzo della grafite estrusa ricoperta di tungsteno per una nuova prima parete di RFX-mod2. Il rivestimento di tungsteno sarà fondamentale per effettuare una sperimentazione in RFX-mod2 nelle condizioni di riferimento per i futuri esperimenti a fusione ITER e DEMO.
Nei prossimi mesi ci saranno delle prove di montaggio di queste nuove mattonelle. Restate con noi per rimanere aggiornati.