Frascati, 5/06/2009
Motivazione Tecnica
INDIZIONE DI GARA A PROCEDURA NEGOZIATA - SENZA PREVIA
PUBBLICAZIONE DEL BANDO DI GARA - PER LA FORNITURA DELLE
ALIMENTAZIONI
ELETTRICHE
DELL’APPARATO
SPERIMENTALE
DENOMINATO MULTI-PINCH PER IL C.R. ENEA DI FRASCATI
DESCRIZIONE APPARATO
L’Associazione Euratom-ENEA conduce un’azione di ricerca nel campo dei tokamak
sferici, nell’ambito di una collaborazione specifica con l’Associazione Euratom-UKAEA.
Tale collaborazione consiste nello scambio di personale e nella preparazione di un
esperimento (MULTI-PINCH/PROTO-SPHERA), da realizzare a Frascati a partire dalla
camera da vuoto dell’esperimento inglese START, gia’ trasferito da Culham a Frascati nel
2004.
La finalita’ di MULTI-PINCH/PROTO-SPHERA e’ di studiare configurazioni di tokamak
sferico in cui il conduttore centrale del magnete è rimpiazzato da un arco centrale. L’arco e’
tra un catodo (riscaldato in modo diretto) ed un anodo cavo (ad emissione di gas), entrambi di
forma anulare, operanti a bassa differenza di potenziale elettrico, Ve = 100÷200 V.
La prima fase dell’esperimento (denominata MULTI-PINCH) avra’ il compito specifico di
verificare ed eventualmente correggere il corretto innesco e mantenimento della scarica di
plasma. MULTI-PINCH produrra’ una corrente d’arco Ie≈10 kA per una durata Dt≈1÷2 sec.
Tale corrente sara’ circa 1/6 della corrente d’arco Ie=60 kA, prevista per la fase finale
dell’esperimento PROTO-SPHERA: di conseguenza solo le bobine magnetiche dedicate a
sagomare l’arco centrale (il cosiddetto Gruppo B) saranno presenti su MULTI-PINCH. Tali
bobine sono state ultimate presso l’ASG Superconductors S.p.A. nel giugno del 2007.
L’esperimento preliminare MULTI-PINCH utilizzera’ il catodo anulare definitivo di
PROTO-SPHERA, benche’ corredato con solo 1/6 dei filamenti emettitori di elettroni previsti
su PROTO-SPHERA. Inoltre MULTI-PINCH operera’, in un primo momento, con un anodo
cavo cilidrico ad emissione di gas (Fase I) ed in un secondo momento (Fase II) con l’anodo
anulare definitivo di PROTO-SPHERA. Il disegno complessivo dell’apparato MULTIPINCH e’ illustrato in Allegato (A), tale apparato e’ costruzione presso gli stabilimenti
dell’ASG Superconductors S.p.A. e sara’ ultimato entro la fine del 2009.
PROTO-SPHERA sara’ realizzata aggiungendo a MULTI-PINCH le bobine magnetiche
dedicate ad innescare e comprimere il toro sferico intorno alla scarica centrale ed integrando
al numero definitivo i filamenti emettitori del catodo anulare.
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Frascati, 5/06/2009
ALLEGATO (A)
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Figura 1 – Disegno complessivo dell’apparato MULTI-PINCH, in costruzione
presso l’ASG Superconductors S.p.A.
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ALLEGATO (B)
Descrizione degli alimentatori elettrici oggetto della Fornitura
1. Alimentatore delle bobine magnetiche (Gruppo B)
Vin: 20kVac, ±10%, 50 Hz trifase.
Vout: 350 Vdc (reazione dodecafase).
Iout: 1.9 kA (dc).
Carico previsto: R - 80 m; L – l0 mH.
Tempo di salita/discesa della corrente < 100 msec.
Durata impulso: 1 sec ripetuto ogni 10 min.
Accuratezza (incluso ripple) della corrente erogata: ±2% (riferito al valore Iout).
Regolazione in corrente a feedback tramite riferimento sia locale che remoto.
Misure locali e remote con accuratezza: ±1%: Vout, Iout.
2. Alimentatore provvisorio del catodo
Essenzialmente costituito da un trasformatore a sei secondari con regolazione della tensione
primaria. Ciascuno dei sei secondari alimenta un carico resistivo (un settore del filamento del
catodo). I sei carichi sono collegati a stella con il centro messo a massa.
Vin: 380 Vac, ±10%, trifase.
Vout: 6 uscite indipendenti 25 Vrms sfasate reciprocamente di 60°.
Iout per secondario (contemporaneamente su tutte le uscite): 1.67 kArms.
Carico previsto: resistivo collegato a stella esafase.
Tempo di salita/discesa della corrente : ~ 30 sec.
Durata impulso: 1 sec ripetuto ogni 10 min.
Regolazione contemporanea a loop aperto dell’ampiezza delle tensioni secondarie tramite
regolazione continua della tensione primaria (“variac” a stato solido) secondo un riferimento
sia locale che remoto variabile nel tempo. L’andamento tipico prevede la regolazione della
tensione primaria in modo da aspettarsi una salita delle correnti secondarie da 0 a Iout in un
tempo regolabile tra 15 e 30 sec.
Accuratezza della regolazione della tensione primaria rms: ±2%.
Misure locali e remote con accuratezza: ±1% Vout, Iout (per ciascun secondario).
Protezioni: su ciascun secondario dovrà essere installato un relè max Iout (con soglia
impostabile localmente) il cui scatto provocherà l'azzeramento della Vout in t~10 msec.
3. Alimentatore provvisorio del pinch
Vin: 20kVac, ±10%, trifase.
Vout: 350 V dc (reazione dodecafase).
Iout: l0 kA (dc).
Carico previsto: arco elettrico con tensione d'arco circa 150V (arco formato).
Tempo di salita/discesa della corrente: < 25 msec (con un’induttanza di carico di circa 1 H).
Durata impulso (piatta banda): 1 sec ripetuto ogni 10 min.
Accuratezza (incluso ripple) della corrente erogata: ±2% (riferito al valore Iout).
Regolazione in corrente a feedback tramite riferimento sia locale che remoto variabile nel
tempo.
Misure locali e remote con accuratezza: ±1% Vout, Iout.
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ALLEGATO (C)
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INTEGRAZIONE ALLA MOTIVAZIONE TECNICA RIGUARDANTE LA GARA PER LA
COSTRUZIONE DELLE ALIMENTAZIONI ELETTRICHE DELL’APPARATO MULTI-PINCH
La valutazione di massima del costo presunto per le alimentazioni elettriche di MULTIPINCH di 700.000 Euro (IVA Esclusa) è stata fatta in base alle considerazioni esposte nei
punti qui di seguito riportati:
1) Considerando la Valutazione 2001 del progetto PROTO-SPHERA (di cui MULTIPINCH e’ la prima fase), eseguito dalla Sezione di Ingegneria del Dipartimento
Fusione (Capitolo 13 del Report 2001 di PROTO-SPHERA), si è tenuto conto, per un
verso, dell’assenza delle alimentazioni elettriche delle bobine del gruppo A e delle
ridotte prestazioni richieste per MULTI-PINCH delle alimentazioni del Pinch e del
Catodo (ma non delle Bobine del gruppo B) che ne riducono il costo e, per altro verso,
della necessità di sostituire i trasformatori in olio con trasformatori in resina, che
determinano un maggior onere economico: il costo così determinato è prossimo a
700.000 Euro.
La sostituzione dei trasformatori in olio con quelli in resina è stata determinata dalla
difficoltà di costruire gli stalli, completi di pozzetto di raccolta olio, di due dei tre
trasformatori inizialmente previsti nella Valutazione 2001. E’ da sottolineare che il
maggior costo delle alimentazioni elettriche, dovuta ai trasformatori in resina, è in
parte, se non del tutto, compensato dal mancato costo degli stalli.
2) Il confronto con alimentazioni elettriche della stessa tipologia, realizzate anche per
l’ENEA, fornisce un costo pressoché uguale.
3) Da un’analisi dettagliata, valutando separatamente le seguenti parti componenti il
costo complessivo, si ottiene:
a. Trasformatori in resina
250,000 €
b. Componenti elettronica di potenza e quadri
350,000 €
c. Progettazione ( 600 ore a 50 €/ora )
30,000 €
d. Assemblaggio ( 1200 ore a 30 €/ora )
36,000 €
e. Misure e collaudi ( 250 ore a 50 €/ora )
12.500 €
f. Messa in servizio ( 300 ore a 50 €/ora )
15,000 €
693,500 €
TOTALE
I costi orari medi di operaio specializzato e operaio qualificato sono stati determinati
prendendo come riferimento le Tabelle ANIE (Federazione Nazionale Imprese
Elettrotecniche ed Elettroniche).
(Ing. Giuseppe Maffia)
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