Laboratorio di Ingegneria Magnetofluidodinamica

L'attività del Laboratorio di Ingegneria Magnetofluidodinamica è rivolta allo studio delle applicazioni industriali della magnetofluidodinamica e della superconduttività, con particolare riguardo ai sistemi energetici. Il laboratorio ha svolto in passato attività sperimentale avvalendosi di un impianto con tubo d'urto, magnete criogenico e generatore MHD progettato e realizzato presso il Laboratorio stesso. Successivamente l'attività si è concentrata sulla modellistica dei generatori MHD e sullo sviluppo di metodologie per il progetto, la costruzione e l’ottimizzazione di dispositivi elettromagnetici utilizzanti superconduttori. A tutt’oggi si sono sviluppate competenze innovative nei seguenti settori:

· Analisi e Sintesi di magneti superconduttori, con riferimento alle problematiche presenti nella progettazione, costruzione ed esercizio di magneti superconduttori ad alti campi per generatori MHD, per Sistemi SMES, per dispositivi NMR, ecc. Sono stati studiati sia sistemi che utilizzano materiali superconduttori metallici LTC sia sistemi che utilizzano materiali superconduttori ceramici HTC;

· Modellistica dei sistemi a levitazione magnetica con particolare riguardo al progetto di flywheels per l’accumulo dell’energia. Per quanto riguarda i “magnetic bearing” particolare attenzione è dedicata allo studio delle tecniche di magnetizzazione ottimale;

· Progettazione di sistemi di accumulo dell’energia elettrica: si è studiato il progetto ottimizzato dei sistemi micro-SMES con funzioni di UPS e filtro attivo utilizzati per il miglioramento della “Power Quality”. Per limitare gli sforzi sulle bobine si sono studiati inoltre i sistemi a forze bilanciate;

· MHD applicato alla metallurgia: con riferimento alle linee di colata continua, si è studiato il controllo di forma della superficie libera del metallo liquido nella lingottiera e la separazione magnetica delle inclusioni;

· Separatori magnetici: con riferimento al disinquinamento dei fumi industriali si è studiato il processo per la rimozione del particolato solido submicrometrico, tramite il separatore ad alto gradiente di campo (HGMS) ed il separatore a gradiente aperto (OGMS);

· Distribuzione di corrente nei cavi superconduttori multifilamentari: in particolare lo studio è stato finalizzato alla determinazione del limite massimo sulla rampa di corrente sostenibile dall’avvolgimento superconduttore nella fase di carica e/o delle distorsioni del campo prodotte dalla disuniformità della corrente.

Dal 1989 a 1995 il Laboratorio di Ingegneria Magnetofluidodinamica è stato la Sede del Coordinamento Nazionale del Sottoprogetto Magneti Superconduttori del Progetto Finalizzato Tecnologie Superconduttive e Criogeniche del CNR. Nell'ambito di questa attività, a cui partecipano alcune tra le principali industrie elettromeccaniche italiane e quattro gruppi universitari, è stato eseguito il progetto esecutivo e la costruzione di un magnete con geometria a sella rettangolare (lunghezza attiva 2 m, campo massimo sull'asse 5 T, energia immagazzinata 62 MJ) da utilizzarsi in un impianto pilota MHD da 30 MW. La tecnologia impiegata (cavo superconduttore CICC del tipo rame/NbTi contenuto in un condotto in acciaio e raffreddato con elio supercritico) è innovativa rispetto a quelle utilizzate nei magneti fino ad ora costruiti nel mondo e, soprattutto, può essere utilizzata senza alcuna modifica per la costruzione di magneti aventi le dimensioni richieste dagli impianti di taglia industriale. Il magnete prototipo progettato è attualmente presso i laboratori della Ansaldo Superconduttori a Genova (vedi criostato).

Sin dalla sua fondazione il laboratorio di Ingegneria Magnetofluidodinamica ha sviluppato, e tuttora ha in atto, collaborazioni scientifiche con numerosi enti di ricerca italiani ed esteri:

Europa Metalli

Ansaldo Superconduttori

Kawasaki Steel Company

Nippon Steel Corporation

Tokyo Institute of Technology

University of Tokyo

Nagoya University

Russian Academy of Sciences

Chinese Academy of Sciences

DOE-USA

CNR

Ministero dell’Industria

Recentemente, è stato avviato un progetto di ricerca sull’uso efficiente dell’energia elettrica, prodotta da fonti alternative, tramite sistemi superconduttivi a corrente continua. Tale progetto prevede la realizzazione sperimentale nel laboratorio di un prototipo di un sistema SMES da 200 kJ, di un limitatore di corrente superconduttivo, e di un cavo superconduttore HTC per la trasmissione della corrente in continua (vedi il sito web del Laboratorio di Superconduttività Applicata).

Convegni organizzati

- International Workshop on Fossil Fuel Fired MHD Retrofit of Existing Power Stations, Roma, 27-28 Gennaio 1986.

- International School on MHD Engineering, Bologna, 1989.

- 2nd International Workshop on Fossil Fuel Fired MHD Retrofit of Existing Power Stations, Bologna, 21-23 Marzo 1990.

- International Workshop on MHD Superconducting Magnets, Bologna, 13-15 Novembre 1991.

- International Liaison Group on MHD Electrical Power Generation Meeting - CNR Roma, 1992.

- Giornate di studio sulla innovazione nei veicoli elettrici, Bologna, 3-5 novembre 1993.

- 2nd International Workshop on MHD Superconducting Magnets, Genova, 11-12 Dicembre 1994.

- International Meeting on MHD Technologies, Genova, 13-14 Dicembre 1994.

- Summer Course 1998 on "SUPERCONDUCTING MATERIALS: ADVANCED IN TECHNOLOGY AND APPLICATIONS", 29 Giugno - 10 Luglio, 1998, "CNR Conference Centre" - Bologna, Italy.

- International Conference on "MHD POWER GENERATION AND HIGH TEMPERATURE TECHNOLOGIES", 12-15 Ottobre, 1999, Beijing, PRC

- Giornata di studio su "LA QUESTIONE ENERGETICA", 18 Maggio, 2001, Aula Magna Enrico Mattei, Facoltà di Ingegneria, Università di Bologna

Ultimo aggiornamento il 28/10/2003