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Diodi di potenza e discendenti di corrente

Contatto: Dott.sa Simonetta Turtù
e-mail: simonetta.turtu@enea.it
tel.: +39 06 9400 5396
fax.: +39 06 9400 5393
“stacks” diodi by-pass magneti dipolo e quadrupolo“stacks” con i diodi di by-pass per i magneti dipolo
(a sinistra) e quadrupolo (a destra) del
Large Hadron Collider

La sezione Superconduttività ha ospitato nei suoi laboratori l’attività della OCEM (azienda italiana leader nella produzione di dispositivi elettronici ed alimentatori di potenza) finalizzata al collaudo dei diodi di by-pass che verranno installati a protezione dei circa 8000 magneti superconduttori del Large Hadron Collider (LHC) in costruzione presso il CERN. Tali test consistono essenzialmente nel sottoporre i diodi a cicli di “endurance” alla temperatura dell’elio liquido, durante i quali viene loro applicato un impulso di corrente (Imax=14kA) che simula la scarica del magnete che essi dovranno "by-passare" in fase operativa.

Al nostro gruppo (nel laboratorio relativo a questa attività) è stato affidato il compito di organizzare e sovrintendere i test criogenici richiesti dal CERN.


Grazie alla competenza ed alle attrezzature nel campo della superconduttività e della criogenia ed alla positiva collaborazione durante l’attività dei suddetti test, il CERN ha deciso di affidare direttamente alla sezione Superconduttività dell’ENEA anche il collaudo di parte dei discendenti di corrente realizzati in superconduttore ad alta Temperatura Critica, per l’alimentazione dei magneti di LHC. I discendenti di corrente rappresentano il collegamento elettrico fra le connessioni del generatore, a temperatura ambiente, e le terminazioni superconduttive, a 1.8K, collegate direttamente ai magneti. Tali dispositivi devono pertanto operare con un elevato gradiente di temperatura (300K-1.8K) e, a seconda del tipo di magnete da alimentare, a correnti fra 600A e 13000A. In fase operativa saranno necessari circa 1000 discendenti.
Il collaudo criogenico di questi dispositivi, consistente nella simulazione delle loro condizioni di lavoro, è l’oggetto del contratto di collaborazione fra CERN ed ENEA.

Il test consiste, una volta creato il gradiente di temperatura lungo i discendenti, nell’alimentarli con la corrente per cui sono dimensionati e lasciarla fluire per circa un’ora, controllando che i parametri che ne indicano il corretto funzionamento (principalmente la caduta di tensione lungo la parte resistiva e la temperatura della sezione superconduttiva) si mantengano al di sotto dei limiti di sicurezza.

Coppia di Discendenti da 6KAcoppia di Discendenti da
6KA pronti per il collaudo.
stazione di collaudo criogenico dei Discendentistazione sperimentale ENEA per il collaudo criogenico dei
Discendenti

Il nostro gruppo ha progettato e realizzato nel 2004 l’intero apparato sperimentale per questi collaudi, seguendo i criteri tipici di un esperimento scientifico ma dimensionandolo per lavorare a ritmi industriali, dato l’elevato numero dei dispositivi da collaudare. La campagna sperimentale è iniziata nel gennaio 2006 e finita nel gennaio 2007, nel pieno rispetto delle richieste del CERN.