Ricerca e sviluppo di diagnostiche magnetiche per ITER

E' attualmente in fase di progettazione e sviluppo a Padova una parte rilevante del sistema di diagnostiche magnetiche da installare nel reattore sperimentale a fusione ITER. Tale sistema di misura sarà usato per il controllo della forma e della posizione del plasma e dovrà garantire adeguata precisione ed affidabilità anche in esperimenti di durata molto lunga (fino a 1 ora). I sensori di tale sistema, in particolar modo quelli più vicini al plasma (sensori “in-vessel”), devono funzionare in ambiente particolarmente ostile per il vuoto, l'alta temperatura, l'alto flusso di radiazioni neutroniche che producono ulteriore riscaldamento e anche trasmutazione dei materiali. Per tale ragione si usano sensori magnetici tipo induttivo (detti "pick-up coils"), che sono gli unici in grado di resistere a tale ambiente. Tuttavia le forze elettromotrici di origine termoelettrica o nucleare che si possono manifestare nei conduttori che costituiscono i sensori [1,2,3] in possono pesantemente inficiare la precisione delle misure. Infatti la presenza di pur deboli forze elettromotrici spurie nel sensore provoca una inevitabile deriva nella misura del campo magnetico, che viene ottenuta integrando nel tempo il segnale di uscita del sensore stesso. Per ridurre quanto più possibile le forze elettromotrici spurie, sono stati studiati e proposti dei sensori di campo magnetico a basso gradiente termico, il cui avvolgimento è realizzato utilizzando dei cavi flessibili ad isolamento ceramico aventi un diametro di 0.55mm. Tale avvolgimento è inoltre impregnato con della ceramica liquida (successivamente solidificata mediante un opportuno processo di riscaldamento) per garantire una adeguata trasmissione del calore.L’attività di R&D prevede le seguenti attività: 1. progettazione e sviluppo di un sistema di impregnazione 2. verifica delle proprietà elettriche dei conduttori (si tratta infatti di conduttori molto delicati, per l’esiguo spessore dell’isolamento ceramico flessibile ≈ 0.01 mm). 3. test sui provini per evidenziare i punti critici e migliorare il processo di impregnazione mediante: • prove di stress termico e meccanico, sezionamento dei provini. • prove termiche per verificare la conduttanza termica dell’insieme dell'avvolgimento. • prove magnetiche per verificare la sensibilità del sensore, la banda passante e l'immunità ai campi trasversali Lo sviluppo dei prototipi dei sensori è tuttora in corso ed in fase di affinamento.