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Sotto-impianto ad Azoto Liquido di FTU

L’impianto ad azoto liquido serve per il raffreddamento alla temperatura criogenica di -192 °C degli avvolgimenti di FTU al fine di avere valori molto bassi di resistenza ohmica degli stessi e di ottenere, di conseguenza, valori molto elevati di campo magnetico.
L’impianto ad azoto liquido, di seguito denominato LN2, è stato costruito dalla RIVOIRA ed è costituito essenzialmente da:




  • 3 serbatoi di stoccaggio RIVOIRA della capacità di 30.000 litri ciascuno operanti ad una pressione di 2,5 bar;

  • 2 pompe criogeniche costruite dalla francese CRIOSTAR lubrificate con lo stesso azoto liquido ed aventi una portata di circa 30 m3/h ciascuna;

  • 2 evaporatori funzionanti alternativamente al fine di evitare la saturazione durante le operazioni ad elevati flussi gassosi;

  • serbatoi, valvolame ed accessori tipici di un impianto idraulico convenzionale.
Veduta dei serbatoi esterni del sotto-impianto Azoto LiquidoVeduta dei serbatoi esterni del
sotto-impianto Azoto Liquido

All’inizio delle operazioni la macchina FTU, intendendo con tale termine l’insieme "camera da vuoto + magneti + strutture di supporto", viene portata dalla temperatura ambiente ad una temperatura di -180°C. Tale operazione è eseguita molto lentamente (circa 4 giorni) e viene effettuata facendo gocciolare azoto liquido all’interno del criostato che racchiude la macchina mediante opportuni spruzzatori. Una volta che tutta la macchina si trova alla temperatura di -180°C si procede ad un ulteriore raffreddamento degli avvolgimenti di rame fino al raggiungimento di una temperatura di -190°C. Tale raffreddamento viene effettuato utilizzando una delle due pompe criogeniche. Alla fine del raffreddamento la seconda pompa criogenica viene utilizzata per mandare azoto gassoso a pressione all’interno dei canali di raffreddamento degli avvolgimenti in modo da non lasciare al loro interno residui di azoto liquido che potrebbero creare repentine evaporazioni con dannosi aumenti di pressione al momento della scarica di plasma.
A questo punto si procede alla sperimentazione con l’esecuzione delle scariche di plasma.


Tra una scarica di plasma e la successiva si devono sempre raffreddare gli avvolgimenti dei magneti che si scaldano, mediamente, di 35°C.

Un’altra importante funzione dell’impianto LN2 è quella di mandare costantemente un flusso di azoto gassoso all’interno del criostato che racchiude la macchina FTU. Tale flusso serve a mantenere in leggera sovrapressione, 20 mm H2O, il criostato al fine di evitare che l’aria esterna possa penetrare in esso e creare problemi di formazione di ghiaccio dovuti all’umidità contenuta nell’aria stessa.
L’impianto LN2 fornisce anche i flussi di azoto gassoso alle apparecchiature di diagnostica di FTU che ne necessitano.