Aprovechando el poder de la energía de fusión

Recreando la reacción de fusión que ocurre en el núcleo del Sol aquí en la Tierra; ésta es la misión que científicos e ingenieros han asumido con ITER, uno de los proyectos de ingeniería más ambiciosos de la historia de la humanidad.

ITER, que significa Reactor Experimental Termonuclear Internacional, involucra la colaboración de 35 naciones y consiste en fabricar y operar un dispositivo de fusión experimental masivo llamado tokamak. Construido con un millón de componentes y diez millones de piezas y diseñado para aprovechar la energía de fusión, ITER será el tokamak más grande del mundo jamás construido, con un radio de plasma de 6,2 m y un recipiente de vacío de 840 m³ capaz de soportar temperaturas que alcanzarán los 150 millones de grados Celsius. nada menos.

El objetivo del ITER es demostrar la viabilidad y rentabilidad de la fusión nuclear como fuente de energía a gran escala libre de carbono. Con este fin, el tokamak del proyecto ITER está diseñado para generar 500 MW de energía de fusión a partir de 50 MW de potencia de calefacción de entrada, alcanzando un retorno de energía diez veces mayor (Q=10).

La empresa cántabra Equipos Nucleares, SA (ENSA) ha sido la encargada de diseñar y construir los componentes del recipiente toroidal de vacío del tokamak. El proyecto se ubicará en treinta y nueve edificios y áreas técnicas en construcción en un terreno de 180 hectáreas en Cadarache, en el sur de Francia. El corazón de las instalaciones, el edificio Tokamak, es una impresionante estructura de siete pisos de hormigón armado. Una vez que los edificios estén estructuralmente terminados, se podrán instalar y ensamblar equipos.

Sin lugar a dudas, controlar las dimensiones de un tokamak de 23.000 toneladas y 28 m de diámetro durante el proceso de ensamblaje obligatorio requiere equipos de medición tridimensionales de alta precisión para garantizar que se alcancen las tolerancias exactas para el funcionamiento de la máquina.

Aquí es donde la aportación de AsorCAD toma todo su valor.

Socio adecuado para dimensiones exactas

Durante los últimos 25 años, la empresa de ingeniería española AsorCAD se ha caracterizado por su marcada especialización en tecnología 3D. Por este motivo, ENSA encargó a AsorCAD los trabajos de escaneo 3D, ingeniería inversa y metrología para construir el reactor de fusión nuclear del proyecto ITER.

Desde principios de 2015, ENSA se beneficia de la experiencia de AsorCAD. Juntos pudieron escanear los bordes laterales de los nueve sectores de la cámara de plasma del tokamak, también llamado toroide. Se trataba de una tarea imprescindible porque, al fabricarse cada sector por separado, es necesario diseñar piezas de unión que conecten los diferentes tramos y aseguren que una vez ensamblados encajen perfectamente.

Medidas 3D precisas para un ajuste perfecto

Para asegurar un perfecto ajuste de las diferentes secciones del toroide, AsorCAD utilizó el escáner 3D Creaform MetraSCAN para los componentes toroidales y el sistema de fotogrametría 3D MaxSHOT para las piezas de gran escala. Luego, se verificaron algunas mediciones con la MMC HandyPROBE, también fabricada por Creaform.

Debido a que no tienen requisitos de configuración rígidos, este equipo de medición 3D es portátil y altamente confiable para el trabajo en el sitio. Su precisión de medición es insensible a las inestabilidades del entorno, lo que significa que no se ven afectados por movimientos, vibraciones o cambios de temperatura o condiciones de iluminación. Estas cualidades permitieron a AsorCAD realizar escaneos y mediciones 3D de alta precisión en las instalaciones de ENSA sin necesidad de transportar enormes equipos.

Una vez que se capturaron con precisión los escaneos 3D de los bordes laterales de cada sector del toro, AsorCAD utilizó el software Geomagic Design X para crear sus modelos CAD correspondientes.

Luego, mediante ingeniería inversa, ENSA podría diseñar elementos de conexión con dimensiones exactas para unir los diferentes tramos existentes. AsorCAD utilizó nuevamente el escáner 3D MetraSCAN para escanear todas estas piezas de unión fabricadas para su inspección y aprobación final.

En el camino hacia una energía libre de carbono

En Cadarache ya han comenzado los trabajos de montaje del recipiente de vacío toroidal del tokamak. Las primeras pruebas de plasma se esperan para 2025. Posteriormente, el proyecto ITER continuará hasta alcanzar su objetivo, que es producir un rendimiento diez veces mayor de la energía inyectada en el plasma (Q=10) para demostrar la viabilidad de la fusión nuclear como una solución sostenible, suministro mundial de energía sin emisiones de carbono.

Para más información: www.creaform3d.com

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