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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • BASIC ELECTRIC ELEMENTS
      • CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES (selection for magnetic properties H01F1/00; waveguides H01P; installations of cables or lines H02G; [N: printed circuits H05K])
      • MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES (ceramics based on ferrites C04B35/26; alloys C22C; [N: construction of loading coils H01B]; thermomagnetic devices H01L37/00; loudspeakers, microphones, gramophone pick-ups or like acoustic electromechanical transducers H04R)
    • GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
      • INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES (distribution points incorporating switches H02B; guiding telephone cords H04M1/15; cable ducts or mountings for telephone or telegraph exchange installations H04Q1/06) [C9703]
Classificazione geografica
Bibliografia
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45. R.Zanino et al., “Tcs Tests and Performance Assessment of the ITER Toroidal Field Model Coil (Phase II)”, IEEE Trans. Appl. Supercond. 14 (2004) 1051-8223
46. L. Savoldi Richard et al., “Tests and Analysis of Quench Propagation in the ITER Toroidal Field Conductor Insert”, IEEE Trans. Appl. Supercond. 13 (2003) 1412-1415
47. R.Zanino and L.Savoldi Richard, "Performance evaluation of the ITER Toroidal Field Model Coil Phase I. Part 1: Current sharing temperature measurement", Cryogenics 43 (2003) 79-90.
48. L. Savoldi et al., “First measurement of the current sharing temperature at 80 kA in the ITER Toroidal Field Model Coil (TFMC)”, IEEE Trans. Appl. Supercond. 12 (2002) 635-638
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50. A. Nijhuis, et al., "Effect of Periodic Cyclic Deformation on the Voltage Current Transition of Nb3Sn Strands Tested in the Novel .TARSIS' Setup", IEEE Trans. Appl. Supercond. 14 (2004) 1464-1467.
51. Y.Nunoya, et. al, "Experimental Investigation on the Effect of Transverse Electromagnetic Force on the V-T Curve of the CIC Conductor", IEEE Trans. App. Supercond. 14 (2004) 1468–1472.
Parole Chiave
FUSIONE NUCLEARE, ITER, MAGNETI SUPERCONDUTTORI, MODELLAZIONE, PRESTAZIONI IN CORRENTE CONTINUA, RETI A PARAMETRI CONCENTRATI E DISTRIBUITI, ANALISI MULTISCALA, METODO DEGLI ELEMENTI FINITI, RETI NEURALI ARTIFICIALI

Modellazione e sperimentazione per i magneti superconduttori di ITER

Politecnico di Torino
Abstract
L'International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) sara' costruito a Cadarache, Francia nei prossimi 10 anni e operera' per 20 anni. Il costo complessivo e' di 10 GEuro: 50 % a carico della UE, il resto equamente ripartito fra Cina, Corea del Sud, Giappone, India, Russia, USA. Tenuto conto della lunga tradizione di eccellenza dell'Italia nella ricerca sulla fusione, e' evidente il rilevante interesse nazionale di questo progetto.

Nel tokamak ITER, un plasma che produce 500 MW da reazioni DT sara' confinato magneticamente. I magneti di ITER sono superconduttori, usano cable-in-conduit conductors (CICC) e includono: il solenoide centrale e le bobine del campo toroidale (TF), basate su fili in Nb3Sn, le bobine del campo poloidale (PF), basate su fili in NbTi.

Il sistema magneti, incluso l’impianto criogenico, sara' il piu' costoso – ca. il 30 % del totale. Negli ultimi 10 anni, realizzazione e prove di singoli fili, campioni corti, bobine inserto e modello hanno avuto successo nel dimostrare la fabbricazione e i magneti stessi hanno raggiunto talvolta prestazioni record, ma sono stati anche osservati due fenomeni inattesi:
i) la crescente degradazione delle prestazioni dei CICC in Nb3Sn, rispetto a quelle del filo, a crescente carico elettro-meccanico;
ii) il cosiddetto sudden quench nei CICC in NbTi, in condizioni operative inferiori a quelle critiche per il singolo strand.
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Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Roberto Zanino Politecnico di TORINO
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo principale del programma di ricerca qui proposto e' di aumentare la nostra conoscenza delle prestazioni in corrente continua (concetti di corrente critica e di temperatura di current sharing) di ITER CICC basati sia su NbTi sia su Nb3Sn, fornendo cosi' le basi per un'estrapolazione piu' affidabile dalla base dati attuale (che include misure e analisi su fili, campioni corti, bobine inserto e modello) ai magneti di ITER in senso stretto.

Dato che non sara' possibile completare la catena filo-bobina modello per tutti i conduttori effetivamente utilizzati nel progetto finale di ITER (nessuno dei CICC utilizzato per le bobine modello coincide con quelli che saranno impiegati per i corrispondenti magneti di ITER), un altro importante obiettivo della nostra proposta e' di ridurre l'incertezza dell'estrapolazione attraverso lo sviluppo e l'applicazione di strumenti predittivi affidabili. Questi strumenti devono poi a loro volta venire convalidati sulla base dati piu' ampia possibile, cioe' quella associata alle due bobine modello di ITER per il Nb3Sn e al PFCI per il NbTi. Dato che sia i campioni corti sia il PFCI contengono dei giunti, un primo obiettivo del programma per questa parte sara' l'estensione del codice THELMA a un modello multi-conduttore. Inoltre, dato che ogni valutazione delle prestazioni in corrente continua si basa sull'analisi delle caratteristiche >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Nell’ International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) [1-2], che verra’ costruito nei prossimi dieci anni a Cadarache, in Francia, il confinamento del plasma viene realizzato mediante la sovrapposizione di campi magnetici generati da diversi sottosistemi di magneti superconduttori [3-5]: il solenoide centrale (CS) composto da sei moduli, le 18 bobine del campo toroidale (TF) e le 6 bobine del campo poloidale (PF), v. Fig. 1.

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Fig. 1 Rappresentazione schematica di ITER


Le bobine CS e TF operano in una regione di alti campi magnetici (fino a 13 T) e quindi richiedono l'impiego di cavi a base di Nb3Sn, composto intermetallico caratterizzato da prestazioni superiori rispetto al NbTi, che verra’ utilizzato invece per le bobine PF. I cavi superconduttori di ITER sono costituiti da più di un migliaio di fili(strand) tra loro avvolti progressivamente secondo un preciso schema di passi successivi di torcitura. Ciascun filo a sua volta e’ costituito da una matrice metallica, entro la quale si trovano migliaia di filamenti superconduttivi di qualche micron di diametro. L'ultimo stadio del cablaggio prevede l'avvolgimento di sei fasci di strand (detti anche petali) attorno ad una elica di acciaio, che delimita il canale centrale caratteristico dei conduttori di ITER. Il cavo è poi inserito in una camicia metallica che funge da contenimento esterno (tecnologia dei Conduttori Cable in Conduit o CICC a >>>