Iter di magnetic diagnostics: design study of in-vessel electro-magnetic sensors

The interest on nuclear fusion devices as power generators has been growing since the last 25 years. As new competitors enter in the energy market and natural resources become not enough to satisfy the demand, the answer for the long term period is certainly the nuclear fusion. Although none of the operating nuclear devices has produced energy, as they operate as experimental machines, it is fundamental to study and understand the process in the light of future developments like ITER. In order to understand the several scenario that will be present in ITER many diagnostic systems will be installed, among them the magnetic diagnostic system is an essential tool to study and to control the plasma. This system, installed in-vessel and ex-vessel, gives instantaneous measurement of the magnetic field that allows determinating the main electromagnetic plasma parameters such as: plasma current; item plasma shape; item loop voltage; item Halo current distribution

RF tests of the electrical insulations for the toroidal structures of RFX

Modified conducting structures of the RFX machine have been designed to intentionally reduce electrical discontinuities, thus error fields due to eddy currents have been substantially reduced also. For this reason, for example, the stabilizing shell features a single poloidal and a single equatorial gap. Electrical insulations of those gaps shall be verified before and during the assembly phase of the various components. On the other hand, an applied voltage test can not be carried out in the quasi-static regime, so a radio frequency (RF) method has been used. This paper deals with description of the test bed, set up to verify the feasibility of the RF test and to set up the necessary equipments. Moreover, all the tests carried out are described in details together with the actions taken to overcome some of the problems which arise with radiated electromagnetic power

Design developments for the ITER in-Vessel equilibrium pick-up Coils and Halo current Sensors

The ITER magnetic diagnostics must provide essential information for plasma diagnostic purposes and for the machine control. The sensors will be installed in a hostile environment characterized by severe neutron irradiation and heat loads, which can reduce the sensor lifetime and also generate undesired DC signals, which might compromise the accuracy of the measurements obtained by time-integration. The paper is focused on the design development and optimisation of the in-vessel tangential pick-up coils and blanket halo sensors. The work is aimed at achieving the required measurement precision in spite of the thermal effect due to the neutron irradiation. Within the limits of several tight engineering constraints, a new concept of magnetic pick-up coil has been developed. A winding made of a ceramic-coated conductor (instead of a mineral insulated cables) and "impregnated" with ceramic filler is proposed. Similar issues are also related to the halo sensor design

Ricerca e sviluppo di diagnostiche magnetiche per ITER

E' attualmente in fase di progettazione e sviluppo a Padova una parte rilevante del sistema di diagnostiche magnetiche da installare nel reattore sperimentale a fusione ITER. Tale sistema di misura sar\ue0 usato per il controllo della forma e della posizione del plasma e dovr\ue0 garantire adeguata precisione ed affidabilit\ue0 anche in esperimenti di durata molto lunga (fino a 1 ora). I sensori di tale sistema, in particolar modo quelli pi\uf9 vicini al plasma (sensori \u201cin-vessel\u201d), devono funzionare in ambiente particolarmente ostile per il vuoto, l'alta temperatura, l'alto flusso di radiazioni neutroniche che producono ulteriore riscaldamento e anche trasmutazione dei materiali. Per tale ragione si usano sensori magnetici tipo induttivo (detti "pick-up coils"), che sono gli unici in grado di resistere a tale ambiente. Tuttavia le forze elettromotrici di origine termoelettrica o nucleare che si possono manifestare nei conduttori che costituiscono i sensori [1,2,3] in possono pesantemente inficiare la precisione delle misure. Infatti la presenza di pur deboli forze elettromotrici spurie nel sensore provoca una inevitabile deriva nella misura del campo magnetico, che viene ottenuta integrando nel tempo il segnale di uscita del sensore stesso. Per ridurre quanto pi\uf9 possibile le forze elettromotrici spurie, sono stati studiati e proposti dei sensori di campo magnetico a basso gradiente termico, il cui avvolgimento \ue8 realizzato utilizzando dei cavi flessibili ad isolamento ceramico aventi un diametro di 0.55mm. Tale avvolgimento \ue8 inoltre impregnato con della ceramica liquida (successivamente solidificata mediante un opportuno processo di riscaldamento) per garantire una adeguata trasmissione del calore.L\u2019attivit\ue0 di R&D prevede le seguenti attivit\ue0: 1. progettazione e sviluppo di un sistema di impregnazione 2. verifica delle propriet\ue0 elettriche dei conduttori (si tratta infatti di conduttori molto delicati, per l\u2019esiguo spessore dell\u2019isolamento ceramico flessibile 48 0.01 mm). 3. test sui provini per evidenziare i punti critici e migliorare il processo di impregnazione mediante: \u2022 prove di stress termico e meccanico, sezionamento dei provini. \u2022 prove termiche per verificare la conduttanza termica dell\u2019insieme dell'avvolgimento. \u2022 prove magnetiche per verificare la sensibilit\ue0 del sensore, la banda passante e l'immunit\ue0 ai campi trasversali Lo sviluppo dei prototipi dei sensori \ue8 tuttora in corso ed in fase di affinamento