Thermo-mechanical analysis of DTT electrical coils under plasma control tests operative conditions

DTT – Divertor tokamak test - is an experimental campaign proposed by ENEA, under the approval of EURO-Fusion project, with the aim to find the best divertor configuration for DEMO fusion reactor. In this context, before tests execution, the design of the reactor components must be firstly validated with simulation. The plasma control coils, and their proposed operative conditions, are under analysis in this work. Ansys APDL, based on FEM, and a finite difference semi-analytical solution, written in python language, are the tools chosen for the analysis. Two phase flow alternatives arise as a beneficial reduction in thermo-mechanical stresses computation, but literature correlations range of validity, that excludes some of the actual operative conditions, imposes a cautioned interpretation of this result.

DTT - Divertor Tokamak Test - è una campagna sperimentale proposta da ENEA, con l'approvazione del progetto EURO-Fusion, con lo scopo di trovare la miglior configurazione del divertore per il reattore a fusione DEMO. In questo contesto, prima dell'esecuzione dei test, occorre validare con delle simulazioni i componenti progettati. Le bobine elettriche di controllo del plasma, insieme alle loro condizioni di esercizio, sono analizzate nel presente elaborato. Ansys APDL, basato sul metodo agli elementi finiti (FEM), e un approccio semi-analitico alle differenze finite, condotto nel linguaggio Python, sono gli strumenti scelti per l'analisi. Il ricorso al raffreddamento bifasico emerge quale possibilità di riduzione degli stress termo-meccanici, ma le correlazioni presenti in letteratura hanno un intervallo di validità limitato, che esclude alcune delle condizioni di esercizio. Questo impone un interpretazione cautelativa dei risultati.