Analisi e ottimizzazione del funzionamento a vuoto del sistema di alimentazione delle griglie di accelerazione dell'esperimento MITICA

La tesi si propone di studiare mediante considerazioni teoriche e simulazioni il comportamento a vuoto del sistema di alimentazione delle griglie di accelerazione dell'esperimento MITICA, con la finalità di verificare e ottimizzare il suo utilizzo per i processi di condizionamento dell'iniettore. Questo sistema di alimentazione è costituito da uno stadio di conversione statica formato da un raddrizzatore a tiristori da 9kA, 6500V che fornisce la tensione dc a 5 inverter di tipo Neutral Point Clamped da 2kA,6500V. Ciascun inverter alimenta in uscita un trasformatore elevatore il cui secondario è collegato ad un ponte a diodi in grado di erogare una tensione dc fino a 200kV. I cinque ponti a diodi sono collegati in serie all'uscita per produrre la tensione di accelerazione massima di 1MV. La tensione prodotta è filtrata da un filtro RC serie. Questo sistema deve essere utilizzato, oltre che per accelerare il fascio di particelle, anche per condizionare le griglie di accelerazione e la sorgente dell'iniettore, in modo da garantire la tenuta in tensione delle parti in vuoto fino alle tensioni nominali. Il condizionamento è un processo che avviene sostanzialmente a vuoto: la corrente erogata dal sistema è dell'ordine dei mA ed è costituita da una quota parte che viene dispersa nell'acqua di raffreddamento e da un'altra parte relativa alle microscariche di condizionamento. In queste condizioni il sistema di alimentazione si trova a funzionare in un regime non lineare a causa della presenza in uscita di un ponte a diodi e di un filtro RC, che tende a caricarsi sul picco della tensione del trasformatore. Rispetto ai requisiti di un corretto processo di condizionamento, che prevederebbero un incremento lineare e controllato della tensione applicata, tale funzionamento non è ottimale. La tesi si propone di simulare un processo di condizionamento e verificare le problematiche di controllo, proponendo ottimizzazioni e soluzioni migliorative.