Magnetic field sensors suitable for high temperature and vacuum operations and for remote handling in harsh environment

Nell’ambito delle tecnologie alternative per la produzione di energia la fusione termonucleare controllata appare la più promettente allo scopo di diminuire la dipendenza mondiale dai combustibili fossili quali il petrolio e il carbone. La ricerca sulla fusione mira allo sviluppo di una nuova fonte energetica nel medio termine e dovrebbe trovare ingegnerizzazione nella seconda metà di questo secolo, affiancando le attuali tecnologie. La ricerca sui tokamak quali JET e ITER e il futuro DEMO, basata sul confinamento del plasma attraverso l’utilizzo di campi magnetici, appare allo stato attuale la più promettente e dovrebbe fornire risultati importanti già nei prossimi due decenni. Nell’ambito della fusione termonucleare controllata grande importanza rivestono le diagnostiche magnetiche, che forniscono informazioni fondamentali sullo stato del plasma e permettono un controllo attivo sulla posizione e la forma dello stesso. Questa tesi si occupa dell’ideazione, sviluppo e produzione di due nuove tipologie di sensori magnetici, adatti al funzionamento in ambienti ostili quali l’interno della camera da vuoto (vessel) di ITER. Tali sensori sono stati ideati per resistere ad alte temperature e ad intensi bombardamenti neutronici e dovranno essere installati dietro la prima parete del vessel, a contatto dello stesso. Si tratta di sensori per campi magnetici aventi una frequenza compresa tra 0.001Hz e 10kHz. La tesi è così strutturata: • Il capitolo 1 fornisce una visione di massima sul problema energetico e descrive i rudimenti teorici della fusione nucleare • Il capitolo 2 introduce il problema delle diagnostiche magnetiche elencando i tipi di sensori utilizzati in macchine esistenti (JET, RFX-mod, JT60), con un approfondimento delle problematiche relative ad ITER • Il capitolo 3 descrive lo sviluppo e la produzione di diversi set di sensori costruiti utilizzando la tecnologia LTCC. Tale capitolo elenca i test e le analisi micrografiche effettuate • Il capitolo 4 descrive lo sviluppo e la costruzione di una serie di sensori costruiti mediante la tecnologia del cavo avvolto usando cavi in rame con isolamento in fibra di vetro denominati POZh • Il capitolo 5 descrive il progetto di una struttura necessaria al supporto di tali sensori (LTCC/POZh) all’interno del vessel di ITER