Design preliminare di una linea fluidica per un catodo RF alimentato a iodio

The thesis is part of the European BOOST project. The project involves the participation of various European universities and industries, aiming to pro duce several industrial-level subsystems for iodine-fueled electric propulsion engines. Iodine offers many advantages in terms of propulsion compared to the more commonly used noble gases. Under environmental conditions, iodine is in a solid state, allowing it to be stored in smaller volumes compared to gaseous propellants. Additionally, being in a solid state, it does not re quire a pressurization system for storage, which significantly simplifies the architecture and technology used within the propellant management system. However, iodine is a member of the halogen family, which means that in vapor form, it is highly reactive with metallic materials, exhibiting a corrosive nature. Therefore, careful selection of materials that will come into contact with the propellant is necessary. Within the project, the University of Padua is tasked with developing a radiofrequency cathode powered by iodine. To conduct various tests on the cathode, a fluidic line is needed to provide the desired mass flow rate. For this research, a review of the state of the art was conducted to identify the fundamental components of the line. Subsequently, a time-varying Matlab software was developed to simulate the line. Finally, with the help of the software, it was possible to size the various components of the line, performing a preliminary design

La tesi si inserisce all’interno del progetto europeo BOOST. Il progetto vede la partecipazione di diverse università e industrie europee, per produrre diversi sottosistemi a livello industriale per motori a propulsione elettrica alimentati a iodio. Lo iodio porta molti vantaggi a livello propulsivo rispetto ai gas nobili più comunemente utilizzati. Nelle condizioni ambientali lo iodio è in stato solido, questo gli permette di essere stivato in volumi inferiori rispetto ai propellenti a gas. Inoltre essendo allo stato solido non necessita di un sistema di pressurizzazione per essere stivato, questo semplifica in maniera preponderante l’architettura e la tecnologia utilizzata all’interno del sistema di gestione del propellente. In compenso lo iodio è un elemento della famiglia degli alogeni, questo comporta che in stato di vapore si altamente reattivo con materiali metallici dimostrando una natura corrosiva. Per questo è necessaria un’accurata scelta dei materiali che saranno a contatto con il propellente. L’Università di Padova all’interno del progetto deve realizzare un catodo in radiofrequenza alimentato a iodio, per eseguire i diversi test sul catodo è necessaria una linea fluidica che fornisca la portata di massa desiderata. Per la realizzazione della ricerca si è svolto un lavoro di revisione dello stato dell’arte per individuare i componenti fondamentali della linea. Succesivamente è stato sviluppato un software Matlab tempo-variante per la simulazione della linea. Infine conl’aiuto del software è stato possibile dimensionare i vari componenti della linea, eseguendo un design preliminare