ITER: supercavi italiani per il reattore a fusione nucleare

Sono stati consegnati presso il sito di Cadarache i primi 420 metri di supercavi, da posizionare all’interno del reattore sperimentale a fusione nucleare ITER. La realizzazione degli innovativi conduttori è tutta italiana, con ENEA nel ruolo di resposabile del progetto e del suo sviluppo.

ITER, il più grande tokamak del mondo

ITER, che in latino significa “via”, è uno dei più ambiziosi progetti energetici mai avviati. Il reattore sperimentale è attualmente in costruzione a Cadarahe, nel Sud della Francia. Il progetto punta a dimostrare la fattibilità scientifica e tecnologica dell’utilizzo della fusione nucleare come fonte di energia su larga scala. Esso sarà il primo dispositivo a fusione in grado di produrre energia netta: è progettato, infatti, per produrre 500 MW di energia a partire da 50 MW di energia termica introdotta. La quota di energia prodotta non sarà inizialmente convertita in elettricità, ma serivirà a spianare la “strada” ai futuri impianti.

La reazione di fusione nucleare

La fusione termonucleare è la reazione che avviene nel Sole e nelle altre stelle. Nella reazione di fusione, nuclei di elementi leggeri (idrogeno), se sono presenti temperature e pressioni elevate, fondono, formando nuclei di elementi più pesanti (come l’elio) e liberando un neutrone. A reazione avvenuta, la massa complessiva dei prodotti è inferiore a quella delle particelle che reagiscono. Secondo il ben noto principio di equivalenza massa-energia, questo squilibrio tra le masse fa sì che si liberi dell’energia.

Come funziona ITER: la fusione a confinamento magnetico

Il reattore ITER si basa sulla fusione a confinamento magnetico. In questo particolare tipo di processo, un’opportuna configurazione di campi magnetici impedisce il contatto del plasma caldo con le pareti del reattore. Per fare ciò, esistono diverse configurazioni magnetiche: ITER, in particolare, è realizzato secondo la struttura del Tokamak. Il tokamak è un dispositivo di forma toroidale caratterizzato da un involucro cavo, in cui  il plasma è confinato mediante un campo magnetico. Questa configurazione magnetica è ottenuta mediante la combinazione  di un intenso campo magnetico toroidale prodotto da bobine magnetiche con un campo magnetico poloidale realizzato mediante la  corrente indotta nel plasma dall’ esterno.

L’Italia in prima linea per la fusione nucleare

ITER nasce da una collaborazione internazionale di centri di ricerca, università e industrie di tutto il mondo: Europa, Giappone, Russia, Stati Uniti, Cina, Corea del Sud ed India. L’Europa contribuirà per il 45% ai costi di realizzazione, mentre gli altri sei Stati di questa joint venture internazionale contribuiranno in parti uguali per la quota restante. L’italia sta assumendo un ruolo di primo piano nel progetto. E’ già in fase operativa, infatti, presso il Centro Ricerche ENEA di Frascati, il progetto Diverter Tokamak Test. Il tokamak italiano ha lo scopo di testare diverse configurazioni di forme e materiali, al fine di di elaboraredi soluzioni tecnologiche applicabili in altri impianti. Inoltre, ad oggi le aziende italiane nel campo della fusione nucleare rappresentano un’eccellenza internazionale: grazie a competenze molto elevate, hanno vinto oltre il 50% delle commesse di ITER, per un valore di oltre 1,3 miliardi di euro.

Gli innovativi supercavi made in Italy

Ed ecco il più recente contributo italiano al progetto ITER: sono arrivati a Cadarache i primi 4 conduttori da posizionare nel cuore dell’impianto. Saranno collocati nella camera da vuoto, in grado di resistere a campi magnetici e carichi neutronici molto elevati e a temperature del plasma di oltre 100 milioni di gradi. Lunghi 105 metri ciascuno, la loro progettazione e realizzazione è tutta italiana, ad opera di ICAS. Il consorzio comprende ENEA e due aziende di punta del settore, la toscana Tratos Cavi SpA e la piemontese Criotec Impianti SpA. I supercavi fanno parte di una commessa del valore di circa 5 milioni di euro, che prevede la costruzione di 69 pezzi entro il 2023. I cavi saranno utilizzati per l’avvolgimento di 30 bobine e 30 adduttori di corrente. ENEA ha il ruolo di responsabile della progettazione, sviluppo, pianificazione, monitoraggio e qualità.

La tecnologia dei nuovi conduttori per ITER

L’innovativa tecnologia dei conduttori si basa sull’utilizzo di un cavo di rame isolato con uno strato compresso di ossido di magnesio. Inoltre, il cavo è a sua volta rivestito con un tubo di acciaio inossidabile. “La realizzazione di questi cavi ha richiesto una lunga attività di sviluppo da parte di ICAS, in stretta collaborazione con il team di ITER. L’obiettivo era quello creare cavi in grado di resistere a campi magnetici che possono raggiungere 12 Tesla e ad alti carichi neutronici e di temperatura”. E’ quanto spiega Antonio della Corte, presidente del consorzio ICAS e responsabile ENEA della Sezione Superconduttività.