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L’esperimento RFX-mod 2 (Reversed Field eXperiment)
trae origine dai risultati della macchina RFX-mod
che ha operato fino al 2016.

L’esperimento ha lo scopo di studiare la fisica dei plasmi da fusione e il confinamento magnetico in configurazione Reversed Field Pinch (RFP).
La sfida di questa nuova macchina è di riuscire a produrre un plasma con parametri molto migliorati rispetto a quelli di RFX-mod e di chiarire se la configurazione RFP  possa costituire una valida alternative alla linea tokamak nella prospettiva di un reattore a fusione.

RFX-mod2 è una macchina toroidale, cioè a forma di ciambella, che utilizza il campo magnetico per confinare il plasma sfruttando la configurazione Reversed Field Pinch, alternativa al Tokamak, basata su campi magnetici di intensità minore e sul solo effetto ohmico per il riscaldamento del plasma.

Il plasma è un gas molto caldo, portato a temperature tali da far si che vengano persi degli elettroni dagli atomi del gas (di solito vengono usati atomi di Idrogeno e Deuterio). Gli atomi così liberati dagli elettroni diventano ioni, cioè atomi carichi elettricamente. Il plasma è dunque un gas caldo, rarefatto e carico elettricamente che ben si presta ad essere confinato mediante campi magnetici.

La nuova macchina

La nuova macchina ha un volume di plasma più abbondante e più vicino ai sistemi di controllo. Il sofisticato sistema di controllo delle instabilità magnetiche già installato sull’esperimento RFX-mod è uno dei fiori all’occhiello del laboratorio, essendo il più avanzato operante su esperimenti da fusione. In RFX-mod2 esso è stato ulteriormente migliorato. Grazie alle modifiche si riescono a controllare più efficacemente le perdite di energia connesse all’interazione del plasma con la parete materiale che lo contiene, ottenendo stati di Singola Elicità più stazionari e plasmi più caldi e meglio confinati.

La macchina RFX-mod2 ha come obiettivo il completamento dello studio delle proprietà della configurazione RFP nei regimi di corrente di plasma fino a 2MA. A tal fine, sono in fase di realizzazione le modifiche di alcuni componenti della macchina. In particolare è stata:

  • Rimossa la camera da vuoto originale dell’esperimento RFX-mod
  • Rinforzata la scocca stabilizzatrice di rame che caratterizzava l’esperimento RFX-mod
  • Resa a tenuta stagna la struttura in acciaio di supporto di RFX-mod

La finalità specifica di tali modifiche è duplice:

  • Diminuire significativamente la resistività della prima struttura conduttrice che circonda il plasma.
  • Avvicinare il plasma alla scocca stabilizzatrice in rame

Mentre gli esperimenti RFX ed RFX-mod erano circondati da una camera da vuoto caratterizzata da una resistività molto elevata (Inconel 625), in RFX-mod2 una struttura in rame, di resistività molto minore, sarà la superficie conduttiva più vicina al plasma. Essa sarà protetta da una parete costituita da tegole di grafite, che costituisce la prima superficie materiale vista dal plasma, essa è costruita per sopportarne la potenza.

In tal modo ci si aspettano diversi vantaggi:

  • La riduzione della deformazione localizzata del plasma e di conseguenza il deposito localizzato di potenza sulla prima parete.
  • La riduzione del caos magnetico all’interno del plasma
  • L’accesso ad un regime in cui il plasma ruota spontaneamente fino a correnti di plasma dell’ordine di qualche centinaio di kiloampere

Il finanziamento

I lavori di modifica migliorativa sono stati finanziati dalla Regione Veneto nell’ambito dei bandi Por/Fesr. Il progetto “MIAIVO: Meccanica Innovativa e Additiva Integrata: il VenetO dalla ricerca alle opportunità nel mercato attuale e futuro” ottenuto in collaborazione con il Distretto Industriale dell’alto vicentino, ha portato un finanziamento di 2M Euro per ricerca e sviluppo, poco meno della metà della spesa prevista per il completamento di tutte le modifiche.

I Parametri

Corrente di plasma massima2M A
Temperatura massima del plasma20M °C
Tempo di impulso0,5 s
particelle/m3~ 5*1019
Parametri RFX-mod2

Come è fatta la macchina RFX-mod2

La bobine per il confinamento magnetico

Il confinamento magnetico del plasma da fusione si basa sul fatto che gli ioni ed elettroni, particelle cariche, sono indotte a seguire le linee di campo magnetico.

Per portare l’esperimento RFX-mod2 in una configurazione RFP sono utilizzati diversi tipi di magneti:

AVVOLGIMENTI MAGNETIZZANTI, che inducono il campo poloidale e la corrente di plasma

AVVOLGIMENTI FIELD SHAPING (FS), anche chiamati avvolgimenti primari, hanno lo scopo di controllare l’equilibrio del plasma

AVVOLGIMENTI TOROIDALI, forniscono il componente toroidale al campo magnetico

SISTEMA DI BOBINE ATTIVE. Formato da 192 bobine a sella posizionate in 48 posizioni toroidali con 4 bobine assegnate ad ogni posizione. Questo sistema fornisce e può produrre un campo magnetico radiale.

La struttura

La macchina RFX-mod2 è formata da una struttura di supporto in ultra alto vuoto
(VTSS) che comprende anche il guscio in rame al cui interno sono alloggiati i tegoli in grafite anisotropa. Questi tegoli vanno a formare la prima parete, la struttura più vicina al plasma, ed hanno la funzione di sostenere i carichi ad alta potenza relativi all’interazione con il plasma. La VTSS fornisce il supporto meccanico alle bobine esterne ed è dotata di 150 porte per permettere l’accesso al sistema di pompe da vuoto, di rifornimento del gas e delle diagnostiche.

La camera da vuoto è ospitata in una struttura di sostegno alloggiata nela sala sperimentale del Consorzio RFX

Le diagnostiche

Per poter studiare il plasmi da fusione l’esperimento RFX-mod2 è stato dotato di un imponente apparato di diagnostiche di cui le principali sono:

  • 1424 sensori magnetici,
  • 244 sensori elettrostatici,
  • Iniettore di pellet
  • Interferometro
  • Thomson scattering
  • Spettroscopia dall’UV al visibile
  • Sensore di raggi ϒ

Schede informative