Design and analysis of a RFQ resonant cavity for the IFMIF project

L'RFQ di IFMIF e un acceleratore progettato per accelerare un fascio di deuteroni a 125 mA da 0.1 MeV a 5 MeV ad una frequenza di 175 MHz. E composto da 18 moduli per una lunghezza totale di 9.8 m. In questo lavoro di tesi il candidato si è occupato di diversi aspetti, dalla progettazione meccanica della cavità al controllo qualità del processo produttivo. Il capitolo 1 fornisce una presentazione generale del progetto IFMIF e del contesto scientifico ad esso legato. Il capitolo 2 presenta in dettaglio gli aspetti della progettazione del sistema di raffreddamento dei moduli della linea acceleratrice, attraverso simulazioni numeriche termostrutturale e fluido termo strutturali. Nei capitoli 3 e 4 è descritto lo sviluppo di una propria tecnologia per la brasatura verticale dell’attrezzatura di brasatura attraverso una stretta collaborazione tra l’INFN di Padova per la progettazione e i laboratori INFN di Legnaro per la realizzazione. Inoltre lo sviluppo di strumenti per il calcolo dei cicli termici di brasatura tramite analisi monodimensionali e tridimensionali tramite codici agli elementi finiti è descritto. Lo sviluppo di metodologie per il controllo dei giunti brasati e la loro influenza sulle scelte progettuali saranno presentati. Il capitolo 5 fornisce un quadro delle varie fasi della produzione dei moduli della cavità. La produzione dei moduli dell'RFQ di IFMIF richiede lo sviluppo di soluzioni tecnologiche per le strette tolleranze geometriche che devono essere garantite anche dopo diversi trattamenti termici di brasatura. L’attenzione è stata focalizzata soprattutto sul controllo qualità dei singoli elementi e dei moduli completi nel processo produttivo: -Il controllo dimensionale prevalentemente tramite CMM dotata di testa a scansione attiva. -Il controllo delle brasature tramite ispezione visiva e l’utilizzo della tecnica degli ultrasuoni. La loro influenza sulle scelte progettuali e la soluzione di eventuali problemi saranno descritte.