Modeling of the Toroidal Field Insert coil for the ITER Project

Il contenuto della tesi riguarda le analisi numeriche e sperimentali effettuate su un campione di cavo superconduttivo del sistema magnetico del reattore sperimentale per la fusione nucleare “ITER”. In particolare, il campione di cavo denominato “Toroidal Field Insert” o “TFI”, appartiene al sistema magnetico toroidale della macchina e viene inserito in un solenoide esterno in modo da replicare le condizioni di campo magnetico tipiche del normale funzionamento di questo conduttore. Le analisi sperimentali effettuate sul campione sono mirate alla caratterizzazione del comportamento durante un ipotetico ciclo di vita del cavo. I parametri principalmente studiati risultano essere: la caratterizzazione dello stato superconduttivo prima e dopo le varie sollecitazioni imposte, l’efficacia idraulica del raffreddamento e la stabilità termica del magnete. In modo complementare alla analisi dei dati sperimentali, due modelli numerici a diverse scale sono stati sviluppati e testati: un primo modello, alla scala di sistema, si occupa dello studio termico e idraulico dell’intera porzione di cavo testata; il secondo, alla scala di componente, si occupa della simulazione elettromagnetica di un riscaldatore induttivo installato sul conduttore volto a misurarne la stabilità. Il confronto tra l’analisi numerica e quella sperimentale ha permesso la comprensione dei principali fenomeni in gioco e la caratterizzazione del conduttore testato.