IFMIF

Responsabile: A. Pisent

I materiali costitutivi dei nuovi reattori di fusione saranno sottoposti ad un flusso esternamente intenso di neutroni con lo spettro caratteristico della fusione nucleare. Per qualificare questi materiali in vista della produzione di energia elettrica da fusione, nasce la necessità di costruire una sorgente molto intensa di neutroni basata su acceleratore, IFMIF (International Fusion Material Facility). Questa realizzazione è necessaria in parallelo ai test di ITER.

Figura 1: schema della facility internazionale di irraggiamento dei materiali per la fusione.

Il progetto IFMIF/EVEDA, approvato nel 2007, Broader approach complementare a ITER, comprende un dimostratore dell’acceleratore (LIPAc) con 1.2 MW di potenza di fascio e un disegno avanzato di IFMIF. Il dimostratore è suddiviso in due parti:

  • una riguardante il circuito del bersaglio di litio (Lithium Loop)
  • una riguardante la Test Facility.

LIPAc è in fase avanzata di costruzione a Rokkasho (Giappone) con il contributo di INFN, mentre gli altri task sono stati completate con successo.

Figura 2: da sinistra a destra, schema dell’acceleratore LIPAc e foto durante l’installazione, l’RF tuning ed il collaudo del primo fascio dell’RFQ IFMIF/EVEDA.

Attività INFN in LIPAc:

  • L’INFN, con i Laboratori Nazionali di Legnaro e con le sezioni di Torino, Bologna e Padova, ha un ruolo di primo piano in IFMIF-EVEDA avendo la responsabilità della costruzione dell’RFQ di LIPAc, forse la componente piu’ difficile da realizzare in quanto i parametri di intensità del fascio (125 mA di deutoni con 100% duty cycle) superano quelli di ogni altro RFQ finora realizzato.
  • Le altre tasks in cui l’INFN è coinvolta fin dall’inizio sono l’installazione e collaudo di LIPAC ed il disegno di IFMIF.

L’INFN è stata poi chiamata anche a contribuire al progetto in altre attività come la dinamica dei fasci, la diagnostica, la radiofrequenza e la sorgente di deutoni

Figura 3: da sinistra a destra, foto piccole: lavori di installazione nel vault dell’acceleratore a Rokkasho, dettaglio della parte interna del modulo RFQ; monitoraggio remoto durante la pandemia di COVID. Foto grande, l’RFQ IFMIF/EVEDA installato nel sito di Rokkasho

Risultati raggiunti:

  • L’RFQ è stato progettato, costruito, installato e messo in operazione, e ha finora raggiunto tutti i parametri di progetto.
  • Di particolare importanza sono il raggiungimento dell’intensità record di 125 mA, del valore dell’emittanza in uscita, della trasmissione superiore al 90%.
  • I risultati sono stati ottenuti finora in modalità pulsata, dimostrando la bontà del disegno dell’RFQ e della sua realizzazione. Il completamento in atto del sistema di radiofrequenza di potenza e del beam dump da oltre 1 MW (sotto la responsabilità dell’ente spagnolo CIEMAT e di Fusion for Energy) permetterà di fare l’ultimo passo e dimostrare l’operazione in modo CW necessaria a IFMIF.
igura 4: (sinistra) foto di gruppo del team INFN prima della spedizione dei tre super-moduli del’RFQ, da Legnaro (ITA) a Rokkasho (JP). (Destra) le quattro sezioni INFN coinvolte nel progetto.

Il futuro: Nell’ambito del BA2 approvato, il fascio dell’RFQ ad alti duty cycle sarà accelerato su un beam dump (la linea di fascio è installata e testata).