Italia leader nei magneti superconduttori
Un sistema di magneti superconduttori – altro settore nel quale il nostro Paese non è secondo a nessuno, basti pensare ai contributi dati allo sviluppo degli elementi superconduttori per ITER e JT-60SA – garantisce a DTT impulsi di durata fino a circa un minuto e mezzo, un tempo sufficientemente lungo per assicurare un completo ed efficiente utilizzo di ogni singolo impulso. Nel progetto di riferimento si usano materiali superconduttori “standard” come il Niobio3-Stagno o il Niobio-Titanio già usati per dispositivi esistenti, in particolare ITER. Ma anche qui DTT si propone come un esperimento che guarda al futuro, pronto ad essere un vero e proprio laboratorio di innovazione: all’interno del solenoide centrale, il cruciale insieme di bobine che in un tokamak induce la corrente di plasma e mantiene il campo magnetico poloidale, viene infatti lasciato spazio per l’inserimento di un modulo fatto da superconduttori ad alta temperatura, materiali che oggi sono in fase di studio in sistemi di piccole dimensioni e il perfezionamento di queste tecnologie rappresenterà una rivoluzione tecnologica.
Le bobine esterne superconduttrici, insieme ad altre di rame collocate a ridosso del plasma, all’interno del recipiente sottovuoto (il cosiddetto “vacuum vessel”) consentono a DTT di produrre un’ampia varietà di configurazioni magnetiche per il divertore. Ciò gli garantisce una flessibilità estrema e non disponibile in alcun esperimento esistente o progettato. Questo è un punto di forza di estrema importanza, perché permette a DTT di esplorare – sempre in elevate prestazioni di plasma – non solo lo scenario a “singolo nullo” di ITER, ma un po’ tutti gli scenari che oggi sono considerati come valide possibilità da studiare per individuare la soluzione migliore. Ecco quindi emergere, ancora una volta, la duplice vocazione di DTT: essere una valida ‘spalla’ di ITER, una piattaforma sperimentale flessibile e ‘veloce’ che potrà fornirgli supporto e consentire ai ricercatori di validare idee e tecniche in un dispositivo più ‘maneggevole’; ed essere la ‘galleria del vento’ dove ideare e collaudare nuove soluzioni per DEMO.
Un cilindro alto 11 metri e di oltre 1000 tonnellate
Il peso complessivo di DTT è di mille tonnellate. Il criostato, l’involucro più esterno che contiene “vacuum vessel” e magneti e che mantiene al suo interno – grazie ad un flusso di elio liquido, la temperatura di -270 °C richiesta per i materiali superconduttori – ha la forma di un cilindro di circa undici metri di altezza ed altrettanti di diametro. Non certo un peso piuma, ma nonostante queste dimensioni l’esperimento italiano è dotato di un’agilità, se così si può definire, inaspettata. Pensiamo ad esempio a suoi sistemi di manipolazione remota, in grado di accedere a qualsiasi componente all’interno della zona di alto vuoto e di sostituirlo senza l’ingresso di persone. Dei robot ad alte prestazioni che effettuano riparazioni, manutenzioni e migliorie fattibili in tempi più veloci e con efficienza. Ma pensiamo anche alle enormi differenze di temperatura che DTT sarà in grado di gestire: dai milioni di gradi a ridosso del bordo del plasma ai -270 °C subito all’esterno del “vessel”. E ai sistemi in “feedback” che tengono sotto preciso controllo le proprietà del plasma, altra specializzazione dei ricercatori italiani, che con il loro sviluppo e la loro applicazione hanno ottenuto risultati di grande rilievo in molteplici esperimenti. Uno di questi risultati – la scoperta degli stati elicoidali in RFX - ha addirittura meritato la copertina della prestigiosa rivista Nature Physics.
Molto altro si potrebbe dire sulle molteplici tecnologie di punta utilizzate in DTT, ma lo spazio non ce lo permette. Per approfondire gli aspetti tecnologici del nuovo esperimento è disponibile l’ “Interim Design Report” pubblicato nell’aprile 2019 con lo stato dell’arte del progetto https://www.dtt-project.enea.it/index.php/documentation.
DTT viene realizzato nei laboratori ENEA di Frascati, dove prende il posto del tokamak FTU ormai prossimo ad una meritata pensione. La scelta del sito di Frascati è il risultato di un processo di valutazione comparativa che ha coinvolto nove regioni italiane: Piemonte, Liguria, Veneto, Emilia-Romagna e Toscana, Lazio, Abruzzo, Campania e Puglia. Queste regioni hanno offerto nove siti in risposta ad un invito dell’ENEA, siti che sono stati valutati in base a dei criteri predefiniti da un’apposita commissione. Una risposta ampia, a testimonianza dell’interesse che un esperimento come DTT – volano di crescita e di sviluppo tecnologico e industriale e opportunità di formazione e occupazione di alto livello - suscita non solo nella comunità scientifica, ma anche nelle realtà locali e nel tessuto produttivo italiano.
- DTT raggiungerà valori di potenza specifica – definita come il rapporto tra la potenza uscente dalla superficie di plasma divisa per il raggio maggiore, un parametro comunemente utilizzato per misurare l’entità del problema – come quelli di ITER e DEMO. E lo farà, unico tra gli esperimenti in funzione o attualmente proposti, in scenari nei quali non solo le prestazioni del bordo, ma anche della parte centrale del plasma – dove in un futuro reattore si raggiungeranno le massime prestazioni – del tutto rilevanti per ITER e DEMO