L’utilizzo dell’energia della fusione nucleare è un sogno che diventa realtà

La replica, sulla Terra, della reazione che si verifica nel nucleo del Sole è la missione degli scienziati e ingegneri di ITER, uno dei progetti ingegneristici più ambiziosi della storia dell’umanità.

ITER, acronimo di International Thermonuclear Experimental Reactor (reattore sperimentale termonucleare internazionale), prevede la collaborazione di 35 Paesi e consiste nella produzione e nella messa in funzione di un enorme dispositivo sperimentale di fusione nucleare denominato tokamak. Costruito con un milione di componenti e dieci milioni di parti e progettato per sfruttare l’energia della fusione nucleare, ITER diventerà il tokamak più grande di tutti i tempi, con un raggio del plasma di 6,2 m e un contenitore sotto vuoto di 840 m³ in grado di reggere a temperature pari a 150 milioni di gradi Celsius.

L’obiettivo di ITER consiste nel dimostrare la fattibilità e convenienza della fusione nucleare come fonte di energia su larga scala e senza emissioni di carbonio. Il tokamak del progetto ITER è stato progettato per generare 500 MW di potenza di fusione a partire da 50 MW di potenza di riscaldamento in ingresso, raggiungendo un ritorno sulla potenza pari a dieci volte (Q=10).

L’azienda spagnola Equipos Nucleares, S.A. (ENSA), con sede in Cantabria, è stata incaricata di progettare e costruire i componenti del contenitore toroidale sottovuoto del tokamak. Il progetto verrà ospitato da trentanove edifici e aree tecniche in costruzione su un sito di 180 ettari che si trova a Cadarache, nel sud della Francia. L’edificio del tokamak, il cuore dell’impianto, è un’imponente struttura di sette piani in cemento armato. Con il progressivo completamento delle strutture degli edifici sarà possibile installare e assemblare le attrezzature.

Il controllo delle dimensioni di un tokamak da 23.000 tonnellate e 28 metri di diametro durante il processo di assemblaggio richiede un’apparecchiatura di misurazione tridimensionale molto accurata per il rispetto delle precise tolleranze necessarie per il funzionamento della macchina.

In questa fase, il contributo della AsorCAD è stato essenziale.

Il partner ideale per la precisione delle dimensioni

Negli ultimi 25 anni, la società di ingegneria AsorCAD, con sede in Spagna, si è specializzata nella tecnologia 3D. Per questo motivo, l’ENSA le ha chiesto di occuparsi delle attività di scansione 3D, reverse engineering e metrologia per la costruzione del reattore a fusione nucleare del progetto ITER.

L’ENSA si avvale dell’esperienza di AsorCAD dall’inizio del 2015. Le due entità sono riuscite a eseguire la scansione dei bordi laterali dei nove settori della camera di plasma del tokamak, detta anche “toro”. Si trattava di un compito essenziale poiché, essendo ogni settore prodotto separatamente, occorreva progettare elementi di giunzione atti a collegare le diverse sezioni e fare in modo che si innestino in modo perfetto una volta assemblate.

Misure 3D precise per un adattamento ottimale

Per eseguire un adattamento perfetto delle diverse sezioni del toro, AsorCAD ha utilizzato lo scanner Creaform MetraSCAN 3D per i componenti e il sistema di fotogrammetria 3D MaxSHOT per le parti di grandi dimensioni. Quindi, le misure sono state verificate con la CMM HandyPROBE.

Essendo privi di requisiti di configurazione rigidi, questi strumenti di misura 3D sono portatili e molto affidabili per il lavoro sul posto. L’accuratezza della misura di questi prodotti è indipendente dalle instabilità dell’ambiente: in altre parole, questi apparecchi non vengono influenzati da movimenti, vibrazioni, variazioni di temperatura o condizioni di illuminazione. Questo ha permesso ad AsorCAD di eseguire scansioni e misurazioni 3D molto accurate presso le strutture dell’ENSA senza trasportare enormi attrezzature.

Una volta acquisite le scansioni 3D accurate dei bordi laterali di ciascun settore del toro, AsorCAD ha utilizzato il software Geomagic Design X per creare i modelli CAD corrispondenti.

Quindi, grazie al reverse engineering, ENSA ha progettato elementi di collegamento dotati di dimensioni precise per unire le diverse sezioni esistenti. AsorCAD ha utilizzato nuovamente lo scanner 3D MetraSCAN per eseguire l’acquisizione di tutti i pezzi di giunzione prodotti per l’ispezione e approvazione finale.

Ottenere energia senza emissioni di carbonio

A Cadarache sono iniziati i lavori di assemblaggio del contenitore toroidale sotto vuoto del tokamak. I primi test sul plasma sono previsti per il 2025. Quindi, il progetto ITER continuerà fino al raggiungimento del proprio obiettivo, ovvero un ritorno di dieci volte sull’energia iniettata nel plasma (Q=10) per dimostrare la fattibilità della fusione nucleare come fonte di energia globale, sostenibile e senza emissioni di carbonio. Fino a quel momento, il progetto ITER potrà fare affidamento su preziosi partner e consulenti, come AsorCAD e Creaform.