AS_08_2020

Novembre/Dicembre 2020 Automazione e Strumentazione SCENARI primo piano 24 ma rimanendo saldamente ancorati a un punto di vista industriale , il progetto Iter rappre- senta un caso di studio senza pari per ambi- zione e complessità dello sforzo tecnologico e finanziario. L’enorme contenitore sottovuoto in doppia parete di acciaio che conterrà il reattore, il criostato di Iter, non è solo una delle camere a vuoto refri- gerate più grandi del mondo, con 16.000 m³ di volume e 30 metri di altezza e diametro, ma è anche di gran lunga la più complessa. Una delle parti più evidenti di questa comples- sità sta nel doppio sistema di magneti che gene- rano il campo del tokamak. Il primo è un elet- tromagnete sviluppato in altezza: il solenoide centrale, che è composto da una pila di bobine che genereranno il campo detto poloidale . Questo sistema è posto nell’asse centrale del toroide, che costituisce il cuore di Iter , e serve sia ad avviare per induzione le correnti che riscaldano il plasma, sia a guidare e modellare il plasma stesso durante il funzionamento della macchina. Le bobine del campo poloidale cen- trale compongono una catasta di sei elementi a forma di anello, che genereranno un campo magnetico che circonderà e modellerà il pla- sma, contribuendo alla sua stabilità e tenendolo lontano dalle pareti (che raffreddando il com- bustibile interromperebbero la reazione). La bobina poloidale più grande ha un diametro di 24 metri e quella più pesante arriva a 400 ton- nellate. Sono presenti anche due antenne ciclo- troniche a ioni (macchinari da 45 tonnellate), che serviranno al riscaldamento del plasma, operando come emettitori risonanti, fornendo 10 MW di potenza ciascuno. Un secondo sistema magnetico è costituito dalle bobine del campo toroidale : diciotto magneti a forma di ‘D’ che circonderanno il recipiente a forma di toroide, la ciambella sot- tovuoto che contiene materialmente il combu- stibile, per confinare le particelle di plasma. In questo secondo caso si tratta di elementi con un’altezza di 17 metri, una larghezza di 9 metri e un peso di 310 tonnellate ciascuno. Per ottenere dei campi magnetici sufficiente- mente intensi e adatti a contenere il plasma si è ricorsi a materiali superconduttori , che devono essere mantenuti a basse temperature. L’azoto liquido, che di solito è utilizzato per il raffred- damento di apparecchiature industriali e scien- tifiche, si è dimostrato insufficiente. Solo l’elio, più raro e costoso, può raggiungere delle tempe- rature prossime allo zero assoluto. Quindi, i cavi che compongono le bobine del campo toroidale sono racchiusi da un rivestimento che isola i trefoli superconduttori e non superconduttori, che sono posti in modo da circondare un canale centrale dove scorre l’elio di raffreddamento, che mantiene i cavi alle temperature più basse rag- giungibili dalla tecnologia attuale. Iter al lavoro Insomma, Iter è una macchina colossale ed estremamente complessa. Ma, dal punto di vista della sicurezza nucleare, iter non produrrà sco- rie ad alta intensità o con lunghi tempi di deca- dimento. La reazione di fusione nel tokamak Iter sarà completamente alimentata con deute- rio e trizio , due isotopi dell’idrogeno, e questi saranno trattati in un ciclo chiuso , con il trizio incombusto che verrà separato dai prodotti della reazione, come l’elio, e reimmesso nella mac- china. La reazione di fusione produrrà un’ e- missione di neutroni che potrà indurre della radioattività nella struttura del reattore, ma che sarà anche assorbita dal mantello di litio posto all’interno della camera a vuoto, che a sua volta produrrà il trizio usato come combustibile. La messa in servizio di Iter avverrà in tre fasi: funzionamento a idrogeno , seguito dal funzio- namento con deuterio e infine funzionamento completo con deuterio-trizio . Per accendere la fiamma di Iter, per prima cosa, tutta l’aria e le eventuali impurità presenti nel reattore saranno pompate fuori dal recipiente a vuoto. I potenti magneti saranno quindi accesi e il carburante gassoso a bassa densità sarà intro- dotto nella camera toroidale da un sistema di iniezione di gas, che farà partire questo nuovo Prometeo meccanico. Uno dei cavi conduttori delle bobine del campo toroidale di Iter, con il canale centrale per l’elio criogenico (fonte: Iter)