Megavolt ITER Injector & Concept Advancement
MITICA è il prototipo dell’iniettore di particelle neutre in scala 1:1 che servirà per scaldare il plasma di ITER e dei futuri reattori a fusione nucleare. E’ il vero “cavallo di battaglia” tra i sistemi esterni di riscaldamento di ITER.
L’iniettore è un componente fondamentale per portare il plasma a temperature dell’ordine di 150 milioni di gradi, e permettere così la fusione degli atomi di idrogeno o di deuterio all’interno del reattore.
Affinché questo avvenga MITICA produce un fascio di particelle neutre di idrogeno ad altissima energia e le inietta all’interno del reattore a fusione. Le particelle, per collisione, trasferiscono milioni di watt di potenza al plasma, riscaldandolo.
Immagina il getto di vapore prodotto da una macchina per cappuccino domestica, che penetrando nel latte, lo riscalda; il sistema di iniezione di particelle neutre funziona in modo analogo. Il latte rappresenta il plasma, il getto di vapore rappresenta il fascio di particelle neutre.
Per trasferire la loro energia, le particelle devono essere accelerate all’esterno del reattore, prima di penetrare al suo interno.
ITER sarà dotato di due iniettori. Prima che questi vengano installati nel reattore è indispensabile aver già ottimizzato al meglio il loro funzionamento.
Per la sua estrema complessità l’ottimizzazione del sistema di iniezione necessita di un ampio programma di ricerca e sviluppo che viene condotto a Padova, nei laboratori del Consorzio RFX, in un impianto dedicato: la Neutral Beam Test Facility.
Per evitare di essere deviato dagli intensi campi magnetici che avvolgono il plasma di ITER, il fascio deve essere costituito da particelle neutre. Guarda com’è fatto ITER.
“Per dare l’idea, pensiamo a un grande accendino in grado di produrre un fascio di particelle accelerate all’energia di 1 megaelettronvolt (MeV). Il fascio di particelle iniettato nel plasma, incontra le particelle del plasma, la cui energia è circa 100 volte inferiore, e avvia un numero enorme di intensissime collisioni. In questo modo cede la propria energia fino a riscaldare la materia all’interno del reattore a temperature mai misurate nell’Universo conosciuto”. Vanni Toigo, former NBTF Project Manager
I PARAMETRI DI MITICA
energia del fascio: 1MeV
potenza del fascio: 16,5 MW
intensità di corrente in idrogeno: 46 A
intensità di corrente in deuterio: 40 A
sistema di alimentazione elettrica a 1MV
durata dell’impulso: 1h
MITICA è costituita da 4 componenti:
Questi componenti sono ospitati in una camera da vuoto (vacuum vessel), un parallelepipedo di acciaio di 15mx5mx5m.
Il vacuum vessel è installato all’interno di un “bunker” in cemento armato, con pareti di 1.8 m di spessore, per schermare dalle radiazioni generate durante il funzionamento e consentire di accedere in sicurezza anche durante gli esperimenti.
MITICA è servita da un impianto di alimentazione a 1 MV, unico al mondo per potenza e dimensioni. Include la Linea di Trasmissione (TL), un lungo tubo in acciaio di oltre 100 metri. Esso contiene il sistema di alimentazione elettrica, i cavi di segnale per i sistemi diagnostici, i tubi in cui circola l’acqua di raffreddamento della sorgente dell’iniettore e il gas di processo (Idrogeno o Deuterio).
Per sostenere gli elevati campi elettrici presenti nella Linea di Trasmissione, il “tubo” è riempito di gas isolante (SF6) ad una pressione di 6 bar.
Particolari precauzioni sono state adottate in linea con la normativa europea sull’utilizzo e gestione del gas SF6, in quanto gas serra.
MITICA è, inoltre, equipaggiata di un sofisticato sistema di diagnostiche atto a misurare i parametri del fascio prodotto.
Per ulteriori approfondimenti, leggi qui.
SISTEMA DI INIEZIONE DI PARTICELLE
GENERAZIONE DEL PLASMA DA GAS NEUTRO
ESTRAZIONE DI IONI NEGATIVI DAl PLASMA
ACCELERAZIONE DEGLI IONI NEGATIVI
NEUTRALIZZAZIONE
INIEZIONE NEL REATTORE
