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Materiali NbTi

Contatto: Dott. Luigi Muzzi
e-mail: muzzi@frascati.enea.it
tel.: +39 06 9400 5391
fax.: +39 06 9400 5393

Il nostro laboratorio è attualmente impegnato in studi relativi all’ottimizzazione dei fili (strand) di NbTi da utilizzare nei magneti per i reattori a fusione del tipo tokamak.
Si è infatti evidenziato che gli strand (fili) di NbTi commercialmente disponibili hanno prestazioni ottimizzate a basse temperature (T <= 4.2K) e per campi magnetici inferiori a ~ 6T, ma degradano all’aumentare della temperatura e del campo magnetico di lavoro, in alcuni casi raggiungendo livelli di corrente critica inferiori a quanto aspettato in base ad estrapolazioni a partire da misure a più basse temperature. Ciò è soprattutto valido nel caso di strand caratterizzati da un elevato rapporto Cu:nonCu (>= 2).
Nel caso di ITER, ad esempio, l’attuale design dei magneti poloidali prevede l’utilizzo di strand con le seguenti caratteristiche:

Caratteristiche dei magneti poloidali (PF1-PF6) di ITER
campo magnetico
rame:nonrame
densità di corrente
PF2,PF3,PF4 PF5 PF1,PF6
B(T) 4 5 6
Cu:nonCu 6.9 4.4 1.6
Jc(A/mm2) at 6.5K 994 559 196

Anche nel caso del progetto JT-60SA, che ci vede coinvolti nel design e manifattura di tutti i magneti torodiali, si prevede di utilizzare fili superconduttori in NbTi in un range di campi e temperature tale che gli strand attualmente disponibili non garantiscono un sufficiente margine di temperatura.
A tale scopo, in parallelo ad una campagna estensiva di caratterizzazioni degli strand commercialmente disponibili alle temperature e campi di interesse, stiamo effettuando una campagna di ottimizzazione del NbTi, in collaborazione con la ditta italiana Luvata, per l’utilizzo richiesto in queste applicazioni.