Descrizione |
ITER è equipaggiato con 4 Upper launchers. Ciascun launcher consiste in:
1. Struttura di chiusura del port con Modulo di Mantello Schermante (BSM) sul lato del plasma.
La struttura di chiusura del port consiste di due unità separate, in particolare: il BSM e la struttura principale del lanciatore. La struttura principale è un unico blocco formato dalla intelaiatura della chiusura del port, della piastra di chiusura e della parte posteriore del lanciatore. E’ fissata meccanicamente all’estensione del port superiore della camera a vuoto a formare un braccio a cantilever. Ha una configurazione geometrica tipo a fascio di lunghezza totale 6100 mm, ed una sezione trasversa pressoché quadrata alla terminazione posteriore del lanciatore. Alla piastra di chiusura è modificata in una sezione trapezoidale per dare luogo agli spazi necessari ad ospitare i tubi dei collettori di raffreddamento del mantello schermante.
La struttura principale del lanciatore deve rispondere alle specifiche ambientali di ITER in termini di dimensione degli involucri e del posizionamento. Le specifiche termiche sono indicate ai fini della riscaldamento e del raffreddamento. Meccanicamente la struttura deve essere rigida abbastanza da far fronte al carico statico, vibrazioni e forze elettromagnetiche, e deve poter consentire la manipolazione remoto delle parti interne nella hot cell.
2. Elementi di schermo e raffreddamento
Almeno due blocchi di schermi neutronici individuali sono posizionati all’interno del BSM (blocchi di schermo frontali “top” e “middle”). Un potenziale schermo addizionale connesso alla prima parete è considerato come riserva per proteggere gli specchi di guida (se critici). In accordo con la geometria della configurazione dei fasci d’onda millimetriche, vengono prese in esame due diverse configurazioni progettuali: i blocchi schermo “encased” consistono in piastre SS saldate con piastre SS accattaste e interspazi ad acqua, e il blocco schermo solido “solid shield block” che fornisce l’appropriata composizione SS/acqua a mezzo di un assemblaggio bilivello di canali di raffreddamento. Lo schermo interno dentro la struttura principale assicura la maggiore protezione dalle radiazioni delle parti interne del lanciatore fino al terminale posteriore dello stesso e delle strutture circostanti, quali parte della camera a vuoto e le bobine superconduttrici.
La frazione totale metallo/acqua può essere ridotta da rapporto 80/20% in volume sulla parte frontale a 40/60% nella parte posteriore. Tutte le parti andranno attivamente raffreddate.
3. Componenti principali da onde millimetriche: 8 guide d’onda (guide circolari corrugati, giunti ad angolo curvi) – uno specchio di focalizzazione – due meccanismi di curvatura (specchi ad alta densità di energia). I componenti sono utilizzati per trasmettere 8 fasci di microonde fino a 2MW nelle operazioni a regime attraverso la chiusura della porta e per focalizzare il fascio in un piccolo punto lontano nel plasma per il controllo delle sue instabilità (NTMs, sawteeth, ecc). Tali componenti sono divisi in due gruppi. Il primo gruppo include guide d’onda corrugate circolari (fin=63,5mm) tipo HE11 e giunti ad angolo curvi realizzati in rame (faccia esposta alle microonde) e acciaio inossidabile (SS316LN-IG) Per le quattro porte si richiede un totale di 100m di guide d’onda e 64 giunti angolari curvi.
Il secondo gruppo include specchi di focalizzazione fissi (un minimo di 8) e quattro specchi mobili con rotazione assicurata da un attuatore pneumatico che garantisce assenza d’attrito e movimento senza retroscatti. L’attuatore pneumatico consiste di un set di quattro soffietti e molle, per comprimere i quali è utilizzata una pressione applicata dall’esterno che spinge gli specchi contro le molle generando una rotazione dello specchio stesso. Un set di due flessibili pivot rimpiazza i tradizionali snodi a sfera consentendo la rotazione dello specchio. Per i quattro lanciatori superiori è necessario disporre di 8 set di specchi rotanti (non includendo le parti di ricambio addizionali). Si noti che il progetto dell’ ottica è in fase d’ottimizzazione, il che può portare a rimpiazzare i giunti angolari curvi con quattro specchi addizionali a spazio libero per porta. Al fine di connettere la valvola d’isolamento e le finestre di diamante alla linea di trasmissione ed alla guide d’onda all’interno del lanciatore sono necessari set addizionali HE11 di adattatori. Un totale di tre componenti per linea per le 32 entrate del lanciatore superiore.
4. CVD finestre di diamante (8 per lanciatore)
La finestra di accesso al tokamak deve assicurare un’adeguata capacità di trasmissione del fascio di microonde ad alta energia e al tempo stesso assicurare un confinamento primario per il trizio. Tale finestra è saldata alla piastra di chiusura per mezzo di uno zoccolo d’acciaio inossidabile, con una valvola intermezzata d’isolamento atta ad assicurare una potenziale separazione del vuoto durante il rimpiazzo sul posto. La progettazione della finestra è tarata per operazioni di 2MW/CW ed è basata sulla disponibilità di diamanti CVD tarati per un assorbimento estremamente basso di microonde.
5. Vuoto spinto, valvole d’isolamento compatibili con il trizio
Una valvola di isolamento è posizionata in ciascuna delle guide d’onda fra la finestra di diamante e l’entrata nella chiusura del port. In posizione di chiuso, la valvola isola la finestra di diamante dalla pressione del tokamak e può essere usata per le prove di tenuta e/o la manutenzione della finestra senza avere effetti sulla pressione del tokamak.
6. Altre attrezzature miscellanee
Associati con il lanciatore vi sono parecchi sistemi di svariata natura utilizzati per monitorare il sistema. Queste attrezzature includono flussi refrigeranti, misuratori di temperatura e pressione, misuratori di pressione del vuoto, monitors per la rotazione degli specchi, etc. In aggiunta, vi sono anche sistemi che tengono sotto osservazione i potenziali stati di malfunzionamento (come arco a microonde, rivelatori di radiazione stray) i quali sono utilizzati per interrompere l’ impulso. In aggiunta, vi sono anche tre tipi di strutture di supporto per i componenti delle onde-mm fuori della struttura di chiusura della porta ed assicurano un preciso allineamento del sistema ottico.
La struttura di supporto include:
- struttura che supporta le valvole di isolamento e le finestre di diamante per fare in modo che questi componenti siano solidali nel movimento alla chiusura della porta durante le operazioni di riscaldamento, di creazione del vuoto, criogeniche e di rottura.
- Struttura a supporto delle guide d’onda e dei giunti angolari curvi
- Struttura a supporto dei componenti a spazio libero (specchi di focalizzazione ruotanti)
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Attività Principali |
Le 4 unità di ciascun lanciatore superiore ECH consistono in
1. struttura di chiusura della porta, incluso uno modulo specializzato dello schermo mantello sul lato del plasma:
2. Elementi di schermatura e raffredamento
3. Componenti da onde millimetriche (costituiscono il totale per quattro lanciatori e non includono le parti di ricambio)
- ˜100m di guidaonde (ciascuna di rame o SS 316LN-IG)
- 64 giunti angolari curvi
- 8 specchi di focalizzazione
- 8 set di specchi ruotanti
- 32 set di adattatori per guidaonde
4. Finestre di diamante CVD (8 per lanciatore)
- Unità finestra a disco singolo per alta energia (2MV/cw; 170GHz), composto da un disco di diamante CVD a dispersione ultrabassa, bottoni di rame con segmento di raffreddamento saldato a ottone sul disco di diamante CVD, contenitore in acciaio inossidabile con tubazioni di connessione al circuito di raffreddamento ad acqua (0,8 MPa, 40°C).
5. Vuoto spinto, valvole di isolamento compatibili col trizio
- 32 valvole di isolamento in linea completamente in metallo
6. Attrezzatura di varia natura
- 4 set di strutture di supporto, ciascuno dei quali consistente in 3 tipi di allineamento e supporto
- 64 rivelatori di arco (due per linea)
- da 8 a 16 set di sistemi in sito di rilevamento di malfunzionamenti del raffreddamento e valvole di isolamento e spurgo
- 8 set di sistemi in sito di sistemi di rilevamento di malfunzionamento del raffreddamento pneumatico e valvola di isolamento e spurgo
- 8 monitors verifica del funzionamento degli specchi rotanti
- fino a 16 sistemi per il rilevamento radiazione stray
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Tecnologie |
- Struttura della chiusura della porta, incluso un modulo specializzato di Schermo a Mantello sul lato del plasma: manifattura del complessivo, strutture a doppia camicia fatte di acciaio 316LN-IG; tecnologie appropriate; sinterizzazione isostatica, saldatura ad ottone e lavorazione/foratura profonda
- Elementi di schermatura e raffreddamento. Lavorazione a macchina/saldatura in alternativa alla sinterizzazione isostatica
- Componenti da onde millimetriche. Sviluppo di un meccanismo di rotazione ad elevata affidabilità atto a sostenere >2.1E4 cicli interi in ambiente ITER
Specchi di rotazione, focalizzazione, e giunti angolari curvi atti a evacuare l’energia assorbita dai fasci incidenti di microonde e (per lo specchio rotante) assicurare un basso livello di correnti indotte nel corso di eventi di rottura
- Finestre di diamante CVD.Saldatura ad ottone reattiva fra CVD diamante e rame, saldatura ad ottone/saldatura fra rame ed acciaio 316LN-IG
- Vuoto spinto, valvole di isolamento compatibili con il trizio. Sviluppo dell’attuatore compatto in modo tale che si occupi un spazio minimo all’interno dell’entrata della porta di chiusura
- Attrezzatura di varia natura (detettori ad arco, sensori, ecc.). Sviluppo del monitor per misurare la rotazione dello specchio rotante ed atto a compiere operazioni in sicurezza nell’ambiente ITER
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