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Negative ion Optimization – NIO1

L’esperimento Negative Ion Optimization, NIO1, ha lo scopo di potenziare le conoscenze sulle SORGENTI DI IONI NEGATIVE, finalizzate alla produzione di potenti fasci di ioni da impiegare per il riscaldamento del plasma nei dispositivi di fusione nucleare.

NIO1 è in funzione dal 2014, con l’obiettivo di raggiungere I PARAMETRI NOMINALI: la produzione di una corrente di ioni idrogeno di 130 mA distribuito in 9 fascetti accelerati a 60 KeV.

Dal 2020 è in corso la sperimentazione con il vaporizzatore di Cesio, per aumentare la corrente di ioni negativi e portarla alle prestazioni nominali.

Come funziona NIO1?

La sorgente del plasma è una camera cilindrica lunga 7 cm con un raggio interno di 10 cm.
Intorno a questa camera si avvolge una bobina per la Radio frequenza che ha lo scopo di formare il plasma, cioè un gas ionizzato.
Per aumentare la numerosità degli ioni negativi, che sono quelli che andranno a formare il fascio, sono stati installati 3 alimentatori a bassa tensione e ad alta corrente.

L’estrazione e l’accelerazione dei fascetti di particelle

L’estrazione e l’accelerazione dei FASCETTI DI PARTICELLE avviene attraverso delle griglie in rame.
Gli ioni negativi vengono ESTRATTI DA UN INTENSO CAMPO ELETTRICO, generato dall’applicazione di un potenziale di alcuni kilovolt alla Griglia di Estrazione che contiene al suo interno dei magneti necessari per deviare gli elettroni (particelle cariche negativamente), che sono inevitabilmente estratti dalla sorgente assieme agli ioni negativi.

Sistema di estrazione e recupero dati

Presente nell’esperimento anche il sistema di acquisizione, recupero dati, di interblocco e di controllo, costruito appositamente per NIO1 e completamente automatizzato.

Sistemi diagnostici

Nella parte terminale della camera da vuoto, è posto un sistema diagnostico per determinare le caratteristiche del fascio costituita da una tegola in grafite che viene colpita dal fascio nella sua parte frontale. Sul retro della tegola è collocata una termocamera che legge l’impronta termica del fascio.

Un altro strumento  diagnostico molto importante lo Spettroscopio di Emissione del Fascio che fornisce i parametri di ottica del fascio, cioè misura le prestazioni.

… NIO1 serve anche per

In questi anni NIO1 è stato utilizzato anche per addestrare il personale alle operazioni in sorgenti di fasci di ioni negativi.

Le campagne sperimentali

La campagna sperimentale 2019 si è focalizzata nel massimizzare la corrente ionica estratta, nel migliorare la tenuta del vuoto e a sopprimere le fluttuazioni di plasma.

  • E’ stata completata la messa a punto della configurazione del campo del filtro magnetico
  • Verificato con successo che sessioni sperimentali con plasmi in miscela di Ossigeno e Argon aiutino a migliorare la stabilità del plasma, la corrente estratta e l’alta tensione.
  • Per migliorare la tenuta dell’alta tensione sono state rimosse alcune sonde posizionate davanti al sistema di accelerazione degli ioni negativi.
  • Sono stati testati altri gas per valutare la sostituzione delle operazioni con l’ossigeno in vista dell’utilizzo del forno al Cesio.

La campagna sperimentale 2020 verte sul miglioramento della tenuta in vuoto e sulla sperimentazione con il forno al Cesio che permetterà un grande incremento nella produzione di ioni negativi nella sorgente di NIO1.

Se vuoi saperne di più scrivi a marco.barbisan@igi.cnr.it

Bibliografia