Completamento delle attivita' ENEA del Broader Approach. Antonio Cucchiaro ENEA

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1 Completamento delle attivita' ENEA del Broader Approach Antonio Cucchiaro ENEA Responsabile delle attività ENEA del programma Broader Approach del Dipartimento Fusione e tecnologie per la Sicurezza Nucleare (FSN) Con il contributo del gruppo ENEA per il Progetto JT-60SA Roma, 15 novembre ENEA Sede Legale Via Giulio Romano, 41 - Roma

2 PROGRAMMA "BROADER APPROACH" A margine dei negoziati sul sito di ITER, Europa e Giappone hanno ratificato l'accordo Broader Appproach (BA) per accelerare lo sviluppo dell energia da fusione. L'Italia ha affidato ad ENEA la costruzione, in collaborazione col CEA, del magnete superconduttore di JT-60SA, con incluse le casse di contenimento e le alimentazioni elettriche. Il Tokamak JT-60SA sarà installato a Naka nella Torus Hall del Tokamak JT-60U. Partecipanti al TCM-30 nella sala controllo di JT-60SA a Naka (28 giugno 2018)

3 PROGRAMMA "BROADER APPROACH" STRUTTURA ORGANIZZATIVA JA Government EURATOM BA prevede un gruppo di progetto integrato (IPT) costituito da: un gruppo di progetto di coordinamento, un gruppo Europeo (Garching) ed un gruppo Giapponese (Naka). Le attività sono regolate da: Procurement Arrangements firmati fra Implementing Agencies come collaborazione di fornitura tra EU e JA. Agreement of Collaboration con l agenzia Europea F4E che impegnano i vari paesi (voluntary contributor) a fornire il proprio contributo. MIG, tra costruttori magnete (ENEA-CEA); TCM, ospitato dai paesi partecipanti al BA; Project Committee, supporto allo Steering Committee. STP Project Committee EU Home Team F4E+CEA+ENEA +CRPP+SCK-CEN +CIEMAT+FZK Broader Approach Steering Committee (SC) Project Team JA Home Team JAEA IPT TCM-20; 5 June

4 AVANZAMENTI COSTRUZIONE A NAKA Assemblaggio del 13 TFC "Sandra" con precisione ±1 mm (Gennaio 2018 )

5 AVANZAMENTI COSTRUZIONE A NAKA Assemblaggio del sistema magnetico toroidale di JT-60SA (Luglio 2018)

6 PIANO DI FINANZIAMENTO Accordo di Programma L'ENEA ha stipulato un Accordo di Programma con il Ministero dello sviluppo economico per le attività di ricerca affidate all ENEA nell'ambito della Ricerca di Sistema Elettrico Nazionale. Le attività oggetto degli Accordi di collaborazione con F4E (AoC) sono ripartite nei Piani Annuali di Realizzazione (PAR) dell ENEA. L'ENEA partecipa al programma con una spesa complessiva di 50 M. Le attività definite nella annualità relativa al PAR sono oggetto di esame di preventivo e consuntivo da parte di un gruppo di esperti nominati dalla CSEA (Cassa Servizi Energetici ed Ambientali). Organizzazione ENEA L'ENEA ha organizzato una Task force dedicata a questa attività che opera integrandosi con l'unità UTFUS-IBA. La gestione documentale utilizza un archivio elettronico raggiungibile con credenziali all'indirizzo: I documenti tecnici sono presenti anche sul DMS di F4E.

7 SISTEMA MAGNETICO JT-60SA L'ENEA, che partecipa al programma di ricerca fornendo "in kind" diversi componenti, ha selezionato ditte di comprovata esperienza stipulando contratti di fornitura pluriennali ( ) per la costruzione e collaudo di: 10 delle 20 bobine superconduttrici in NbTi di cui 2 spare Contratto ASG Superconductor del 20 Settembre 2011

8 SISTEMA MAGNETICO JT-60SA Due set di componenti di 10 casse di contenimento ciascuno Contratto Walter Tosto del 12 luglio 2012

9 SISTEMA MAGNETICO JT-60SA 4 Switching Network Units per la formazione del plasma Contratto OCEM-ET del 29 ottobre 2012

10 SISTEMA MAGNETICO JT-60SA 8 Power supplies system: 4 per il Solenoide Centrale, 2 per le bobine esterne di equilibrio (EF1 EF6) e 2 per controllo veloce della posizione del plasma Contratto Poseico-Jema del 7 agosto 2013

11 SISTEMA MAGNETICO JT-60SA Sistema magnetico toroidale 18 magneti superconduttori (NbTi) di campo toroidale con forma a D (fornitura ENEA); 4 moduli del solenoide centrale (CS) in Nb 3 Sn; 6 magneti in NbTi che generano il campo poloidale. Bobina Toroidale Avvolgimento di bobina è formato da 6 doppi pancake collegati in serie da giunti elettrici e connessi in parallelo per la distribuzione del flusso di elio. Avvolgimento di bobina contenuto in una cassa in AISI 316 L con funzioni strutturali. TFC-05 (Giaele) 30/06/ m 8.5 m 11

12 REALIZZAZIONE MODULI DI MAGNETE JT-60SA Ingegneria e qualifica 20/09/2011 (KOM) 11/11/2013 (PRR) 2.2 Anni (783 gg) Realizzazione avvolgimenti (9 WP) 11/11/2013 (PRR) 25/09/2015 (Pashen test WP-09) 1.9 Anni (683 gg) Integrazione moduli (9 TFC) 27/04/2015 (Consegna cassa CS-01) 22/12/2017 (9 Modulo completato) 2.7 Anni (970 gg)

13 QUALIFICA DEI PROCESSI SPECIALI E MOCK UP Impregnazione Impregnazione per embedding Saldatura (AISI 316 L)

14 REALIZZAZIONE WINDING PACK Realizzati da ICAS N 6 unità avvolte di conduttore L=240 m ciascuna. ~ 30 m 14

15 REALIZZAZIONE WINDING PACK Impilaggio e assemblaggio dei giunti elettrici WPdurante l'impregnazione

16 REALIZZAZIONE WINDING PACK WP-01 WP-02 WP-03 WP-04 WP-05 WP-06 WP-07 WP-08 WP-09 WP-19 16

17 INSERIMENTO WINDING PACK 17

18 SALDATURA MODULO DI MAGNETE

19 LAVORAZIONI DI MACCHINA INTERFACCE Lavorazioni di macchina eseguite presso la CLP di Borgo San Dalmazzo

20 TEST DI ACCETTAZIONE SOTTO VUOTO

21 REALIZZAZIONE MODULI DI MAGNETE JT-60SA Alle bobine italiane sono stati dati i nomi delle giovani figlie dei ricercatori del gruppo di progetto in un ideale trasferimento di passione per la conoscenza e per lo sviluppo ecocompatibile TFC-01 spedita il 02/04/2016 TFC-03 spedita il 22/07/2016 TFC-04 spedita il 04/11/2016 Roberta Eleonora Sofia TFC-05 spedita il 03/12/2016 TFC-06 spedita il 27/01/2017 TFC-07 spedita il 26/05/2017 TFC-08 spedita il 07/07/ Giaele Valeria Margherita Sandra TFC-09 spedita il 06/10/2017 TFC-19 spedita il 01/01/2018 TFC-02 spedita il 01/07/2018 Silvia Francesca Laura

22 INIZIO MONTAGGIO DEL SISTEMA MAGNETICO TOROIDALE Celebrazione dell'inizio del montaggio del sistema magnetico toroidale Naka, 12 Gennaio 2017

23 REALIZZAZIONE STRUTTURE DI CONTENIMENTO Ingegneria e qualifiche 12 luglio 2012 (KOM) Acquisizione materiali, mock-ups gambe, disegni esecutivi e di manifattura, qualifiche Sviluppo componenti costituenti 2014 Attrezzature, realizzazione componenti costituenti casse Realizzazioni casse casse casse Marzo casse Agosto casse

24 REALIZZAZIONE STRUTTURE DI CONTENIMENTO Segmentazione della cassa Mocks-up rappresentativi della cassa Saldatura ad EB della gamba dritta Saldatura ad EB della gamba curva

25 REALIZZAZIONE STRUTTURE DI CONTENIMENTO Saldatura TIG traversa dei gomiti della gamba dritta Saldatura dei supporti esterni alla gamba curva Coperchi di chiusura bobina Half-elbow in cheek Jigs

26 REALIZZAZIONE STRUTTURE DI CONTENIMENTO Lavorazioni sulla gamba curva nello stabilimento della Walter Tosto a Ortona

27 REALIZZAZIONE STRUTTURE DI CONTENIMENTO Controllo ad ultrasuoni phased array. Scansione risultante dal difetto indicato nella foto superiore Prova liquidi penetranti sulla gamba curva finita

28 REALIZZAZIONE STRUTTURE DI CONTENIMENTO Visita del project leader di JT-60SA con una delegazione QST in Walter Tosto, 9/3/2015.

29 REALIZZAZIONE STRUTTURE DI CONTENIMENTO Componenti della cassa nello stabilimento WTO di Chieti 29

30 REALIZZAZIONE DI 4 SWITCHING NETWORK Ingegneria Qualifiche Completamento SNU Consegna 29 ottobre KOM, attività progettuali; approvazione del First Design Report - Luglio 2013 Test su resistori di breakdown e BPS; test della SNU ad ENEA e report Dicembre 2014 Completamento di altre 3 SNU e relativi tests Dicembre 2015 Trasporto e consegna in sito Ottobre 2016

31 Coil and SNU current REALIZZAZIONE DI 4 SWITCHING NETWORK SNU prototipo provata con successo nel Centro ENEA di Frascati nelle condizioni operative di lavoro dell impianto JT-60SA (20 ka; 5 kv). Tests SNU in ENEA (Set. 2014) Alimentazione di CS con SNU Breakdown zoom 20 ka Breakdown Slope due to R1 Ramp-up Slope due to R1//R2 SNU bypassed 250 s Local Control cubicle della SNU Current reversal (limit for SNU operations) Time Ramp-down Parte della SNU prototipo

32 REALIZZAZIONE DI 4 SWITCHING NETWORK Emulatore macchina JT-60SA Software aggiornato (JAEA, Sep. 2015) Reflective memory Ottobre Test sull'intero sistema: 4 SNUs e un LCC SNU LCC finale

33 REALIZZAZIONE DI 4 SWITCHING NETWORK Termine dell'installazione a Naka e messa in servizio degli SNU.

34 REALIZZAZIONE DI ALIMENTATORI PER SCMPS Progetto esecutivo Attività di realizzazione Documentazione e trasporto Kick-off Meeting 7 Ago Rapporto di progetto dei trasformatori Apr Rapporto di progetto dei convertitori FPPC Giugno 2014 Rapporto di progetto dei convertitori di CS e EF, Aprile 2015 Realizzazione e test dei trasfor. di FPPC Lug.-Sett Realizzazione dei convertitori di FPPC 1 & 2 Nov Prova sismica del crowbar May 2015 Realizzazione e test dei trasfor. di CS2 & CS3 - Ott 2015 Realizzazione dei convertitori di CS1 & CS4 Sett Test dei convertitori di CS1 & CS4 Luglio 2016 Test del Crowbar del FPPC a 26 ka Luglio 2016 Realiz. e test dei convertitori di CS2 e CS3 Set.-Nov Realizzazione dei convertitori EF1 e EF6 Ottobre 2016 Test dei convertitori di EF1 e EF6 May 2017 Documentazione finale e manuali operativi (Acceptance Data Package) Trasporto finale Ottobre 2017

35 REALIZZAZIONE DI ALIMENTATORI PER SCMPS Realizzazione di 8 Power supplies system e 6 trasformatori CONNECTIONS Prova di corto circuito di trasformatori per convertitori FPPC (CESI e SEA luglio e settembre 2014) FPPC TRANSFORMERS LOAD DC REACTORS Completamento convertitori per FPPC (prove San Sebastian marzo 2015)

36 REALIZZAZIONE DI ALIMENTATORI PER SCMPS Prove di accettazione dei trasformatori dei convertitori CS2 e CS3 Ottobre 2015 Prove di collaudo dei convertitori CS1 e CS4-Jema. Luglio 2016

37 REALIZZAZIONE DI ALIMENTATORI PER SCMPS Prove di accettazione dei convertitori CS2 & CS3 - Jema Novembre 2016 Prove di accettazione dei convertitori di EF1 & EF6 - Jema Maggio 2017 Arrivo a Yokohama dei convertitori per i moduli CS2 e CS3 e per le bobine poloidali EF1 ed EF6 (Dicembre 2017) 37/20

38 CONCLUSIONI Le attività di ricerca si integrano con quelle svolte nell ambito del programma Europeo sulla Fusione La fusione rappresenta per il paese una opportunità unica per sfruttare in piena indipendenza una fonte di energia preziosa per le sue caratteristiche di piena sostenibilità. L'introduzione di tecniche innovative per la produzione di componenti di alta tecnologia ha arricchito il sistema industriale. Le attività realizzative con alto contenuto tecnologico hanno formato una nuova classe di giovani ricercatori pronte a nuove sfide per il futuro. La collaborazione internazionale ha mostrato grande efficacia nella elaborazione di soluzioni condivise e ha permesso l'elaborazione di soluzioni avanzate. Gli importanti impegni di fornitura dei componenti ENEA per JT-60SA sono stati rispettati nell'ambito dell'ambizioso programma previsto grazie alla continua dedizione ed ai grandi sforzi del team di progetto.