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Gestione Grandi Impianti Sperimentali (FTU)

Responsabile: Dott. Giuseppe Mazzitelli
e-mail: mazzitelli@frascati.enea.it
tel.: +39 06 9400 5692
fax.: +39 06 9400 5524

Il compito principale delle Sezione Gestione Grandi Impianti Sperimentali è il funzionamento del Tokamak FTU (Frascati Tokamak Upgrade), il controllo e l’acquisizione dei dati ingegneristici e fisici dell’esperimento di fusione nucleare.
Tra i compiti della sezione, particolare rilevanza hanno gli aspetti connessi alla ottimizzazione di tecniche atte a ridurre la contaminazione del plasma con elementi diversi dal normale gas di lavoro ( Deuterio e/o Idrogeno). In questa ottica, ma con finalita’ piu’ ambiziose, si inquadra lo studio di materiali di prima parete innovativi, quali i metalli liquidi, di potenziale interesse per i futuri reattori.
(Consultare anche FTU Multimediale ed i siti intranet FTU – FTU-OnLine)

 

FTU: veduta dall'alto FTU: veduta dall'alto

FTU è una macchina tokamak di medie dimensioni con un elevato campo magnetico toroidale di 80.000 Gauss. La generazione di un così elevato campo magnetico richiede il passaggio negli avvolgimenti toroidali di una corrente continua di 37.800 Ampere per 1.5 secondi. Poiche' tutti gli avvolgimenti di FTU sono bobine di rame, al fine di evitarne il danneggiamento, è necessario abbassare la loro resistività in modo da diminuire drasticamente la dissipazione per effetto Joule. L’unica possibilità è di tenerle costantemente alla temperatura di lavoro dell’azoto liquido, pari a circa -196 °C.


FTU: al lavoro sul criostatosala macchina FTU: al lavoro sul criostato
caratteristiche principali di FTU
Parametri di FTU valore dim.
Plasma major radius 0.935 m
Plasma minor radius 0.31 m
Maximum Plasma Current 1.6 MA
Toroidal Magnetic Field 8 T
Toroidal Field flat-top duration 1.5 s
Load Assembly weight ˜90 t
Toroidal Field Energy 160 MJ
Poloidal Field Energy 200 MJ
Pulse Repetition Rate: 1 pulse every 20 min.

FTU: banco di manovra principale FTU: banco di manovra principale

FTU, pur essendo un tokamak di medie dimensioni, ha una notevole complessità e richiede un numero elevato di sistemi (o sotto-impianti) per il suo funzionamento. Tali sotto-impianti, spesso di grandi dimensioni, sono fisicamente installati sia nell'edificio che ospita il "toro" (ovvero il nucleo centrale costituito dalla camera da vuoto e gli avvolgimenti toroidali e poloidali) sia in vari altri edifici dislocati intorno a questo.

La Sezione si suddivide naturalmente in tre gruppi con compiti di manutenzione e sviluppo della:

  • Macchina;
  • Alimentazioni Elettriche;
  • Controllo ed Acquisizione Dati.

"Gestione di FTU" più in dettaglio

Attività

Il gruppo Macchina sovrintende a tutte le operazioni che si svolgono intorno alla macchina stessa (toro) e ai sotto-impianti necessari al suo funzionamento. Inoltre costituisce l’interfaccia con le apparecchiature diagnostiche e gli impianti di RadioFrequenza (di competenza della sezione "Fisica del Confinamento Magnetico").                                      (per saperne di più »)

Il gruppo Alimentazioni Elettriche gestisce due grosse macchine rotanti con caratteristiche uniche e tutta la parte di raddrizzamento mediante dei ponti a tiristori, interruttori,sezionatori e relativa elettronica di comando.                                                            (per saperne di più »)

Il gruppo Controlo ed Acquisizione dati garantisce ed aggiorna il sistema di controllo e monitoraggio "computerizzato" in tempo-reale di tutti gli impianti (inclusi gli impianti di RadioFrequenza), nonche' le sequenze operative automatiche e l’acquisizione dati veloce di interesse fisico ed ingegneristico.                                                         (per saperne di più »)

Per ridurre la contaminazione del plasma, oltre all’impiego delle classiche tecniche di pulizia della camera da vuoto tramite il “baking” e la “glow discharge”, sono state studiate, sviluppate e applicate su FTU particolari tecniche di condizionamento per la deposizione “in situ” di films sottili di diverso materiale, quali il titanio (titanizzazione), il boro (boronizzazione) e ultimamente il litio (litizzazione). In quest’ultimo caso, si e’ utilizzato un "limiter di litio liquido" a contatto con il plasma come tecnica per produrre e depositare atomi di litio sulle pareti della camera da vuoto di FTU.

Affidabilità

Essendo un impianto sperimentale, FTU necessità di continui miglioramenti ed aggiornamenti oltre ad un piano preciso di manutenzione e di reporting che permettono di operare con una elevata affidabilità come risulta dai dati statistici pubblicati nei rapporti annuali:

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