giovedì, 13 Agosto, 2020

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Pronta la prima maxi bobina europea del progetto ITER

La maxi bobina finalmente è pronta, dopo più di 10 anni di lavoro. Partirà dall’Italia, per poi giungere in Francia, più precisamente a Cadarache, il sito del progetto ITER. Si tratta del primo magnete superconduttore unico nel suo genere realizzato in Europa. Esso farà parte del più grande esperimento nella storia dell’umanità: testare il potenziale dell’energia del processo di fusione nucleare. L’ultimo aggiornamento risale al Novembre 2019, quando ci fu l’annuncio del completamento dell’edificio che accoglierà il reattore.

La fusione a confinamento magnetico

ITER utilizzerà ben 18 magneti superconduttori (compresa la prima europea pronta), per sperimentare il processo di fusione a confinamento magnetico. Nel processo di fusione a confinamento magnetico, il plasma si trova all’interno di una camera a vuoto. Esso raggiunge la temperatura di circa 150 milioni di °C. Affinchè non tocchi le pareti della camera in cui è contenuto, esso viene confinato attraverso l’azione dei campi magnetici prodotta dai magneti. Si crea la cosiddetta gabbia magnetica.

Per quanto riguarda il progetto ITER, le bobine saranno alimentate da una corrente di 68.000 A (ampere). Il campo magnetico generato avrà intensità di circa 11.8 T (tesla). Sapendo che il campo magnetico terrestre varia nell’intervallo 20.000-70.000 nT (nanotesla), il campo magnetico delle maxi bobine è certamente elevato.

Rappresentazione schematica del Tokamak.
fonte: it.wikipedia.org

La struttura costituita prende il nome di Tokamak, come mostrato in forma schematica in figura. Esso rappresenta la configurazione più stabile e permette tempi di confinamento del plasma più lunghi. Ciascun magnete avrà dimensioni di 17 metri x 9 metri e peserà circa 320 tonnellate. Lo stesso vale per il primo magnete europeo in consegna.

Il magnete superconduttore

Nell’infografica di Fusion for Energy (F4E) è rappresentata la struttura del primo magnete prodotto in Europa, il primo dei 18 del progetto ITER. Gli step nella produzione sono i seguenti.

  1. 750 m di conduttore sono piegati in una traiettoria a doppia spirale per adattarsi alle scanalature di una piastra radiale. Per rendere il conduttore superconduttivo per primo deve essere trattato termicamente a 650 °C in atmosfera inerte. Il conduttore viene quindi inserito nella piastra radiale, di acciaio inossidabile.
  2. Il conduttore è avvolto e isolato elettricamente usando diversi strati di nastro di vetro e Kapton. Le piastre di copertura sono montate e saldate al laser. In questa fase diventa un doppio pancake (DP). Il DP è avvolto ed elettricamente isolato con vetro e nastro Kapton prima dell’impregnazione con resina epossidica. La resina conferisce resistenza meccanica all’isolamento e ne consolida le proprietà elettriche.
  3. 7 strutture DP vengono impilati e collegati elettricamente. Una nuova fase di isolamento con nastro di vetro e Kapton segue. Si crea così il Winding Pack (WP), ovvero il nucleo del magnete! Esso viene poi essiccato a caldo e sottovuoto a 110 °C. Successivamente viene impregnato di resina e sottoposto a test.
  4. Il WP è inserito in una massiccia cassa in acciaio inossidabile, del peso quasi 200 tonnellate, abbastanza forti per resistere alle enormi forze generate durante il funzionamento.
Step della produzione del magnete superconduttore.
fonte: f4e.europa.eu

Numerosi partner per un lavoro di 10 anni

Secondo il comunicato di ENEA, L’Unione Europea ha finanziato il lavoro, attraverso Fusion for Energy (F4E), l’organizzazione che gestisce il contributo dell’Europa a ITER, che ha collaborato con almeno 40 aziende e più di 700 persone per produrre le dieci bobine . I principali appaltatori sono SIMIC , Superconduttori ASGCNIM , Iberdrola Ingeniería y Construcción , Elytt e il consorzio ICAS. I siti coinvolti nella produzione si trovano a Torino, La Spezia, e Tolone in Francia.

Tutte le aziende coinvolte concordano sul fatto che si tratti di una pietra miliare, una sfida per tutte le aziende. Esse hanno dovuto rimodernare, a livello tecnologico, i loro processi produttivi. Il know-how acquisito nella tecnologia dei magneti avrà importanti applicazioni anche nel settore industriale e medico, secondo quanto affermato da Davide Malacalza, presidente di ASG Superconductors.

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Francesca Marasciuolohttp://energy.closeupengineering.it
Laureata magistrale in Ingegneria Elettrica al Politecnico di Bari. Mi occupo di Smart Grid, e di come si possano coniugare fonti rinnovabili, mobilità elettrica e sistema elettrico. Autrice di #EnergyCuE da Luglio 2017. Sempre curiosa di nuove soluzioni tecnologiche per la produzione sostenibile di energia elettrica, mai stanca di imparare!