Come la scansione 3D ha trasformato in realtà l'ambiziosa ingegneria energetica

La fusione, il processo che alimenta tutte le stelle dell’universo, è la chiave per risolvere la crescente crisi energetica della Terra.

La ricerca per raggiungere la fusione è diventata uno degli sforzi tecnologici più significativi del nostro tempo. Promette di generare grandi quantità di energia priva di emissioni di carbonio, affrontando le crescenti sfide energetiche che affrontiamo oggi.

Tuttavia, realizzare la fusione è una sfida enorme. Si verifica naturalmente nel nucleo delle stelle come il Sole, richiedendo agli scienziati di ricreare quelle condizioni estreme qui sulla Terra. Le forze, le pressioni e le temperature necessarie per unire gli atomi sono sbalorditive.

Per affrontare questa grande ambizione, nel 1985 è stato istituito l’International Thermonuclear Experimental Reactor Project (ITER). Questa iniziativa globale ha riunito 35 nazioni per dimostrare la fattibilità della fusione come fonte di energia su larga scala priva di carbonio.

Oggi siamo sul punto di testimoniare i frutti di questa straordinaria iniziativa.

La realizzazione degli obiettivi di ITER dipende in larga misura dall'esperienza e dalla guida fornite da tecnologie avanzate, come la scansione 3D, con Geomagic Design X in prima linea.

In questo articolo approfondiamo il significato della fusione nucleare e il modo in cui la scansione 3D ha svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo di questo progetto.

Nel nucleo delle stelle, compreso il Sole, le reazioni di fusione nucleare avvengono miliardi di volte al secondo. Queste reazioni generano un’immensa quantità di energia, capace di alimentare la Terra molte volte.

Sfruttare la fusione nucleare qui sulla Terra offre numerosi vantaggi. In primo luogo, fornisce una fornitura quasi illimitata di energia senza emissioni di carbonio e con scorie nucleari minime. Al contrario, le centrali elettriche tradizionali si basano su combustibili fossili, fissione nucleare o fonti rinnovabili come il vento e l’acqua. La fissione nucleare produce scorie radioattive che pongono sfide di stoccaggio a lungo termine, che a volte durano centinaia di anni. Al contrario, la fusione nucleare produce meno rifiuti radioattivi che decadono più rapidamente ed eliminano la necessità di combustibili fossili.

Tuttavia, realizzare la fusione sulla Terra presenta ostacoli significativi. Gli scienziati devono ricreare le condizioni estreme che si trovano al centro del Sole, comprese le forze, le pressioni e le temperature straordinarie necessarie per fondere insieme gli atomi.

L'approccio di ITER per realizzare la fusione prevede la creazione e il controllo del plasma, uno stato in cui il gas viene riscaldato a temperature incredibilmente elevate, provocando la separazione degli elettroni dai nuclei.

Questo plasma sarà confinato e controllato all’interno di un dispositivo chiamato tokamak, che impiega potenti campi magnetici a forma di toro o ciambella. Si prevede che il tokamak completato produrrà 500 MW di energia da fusione.

Equipment and Nuclear SA (ENSA), una società con sede in Spagna, ha svolto un ruolo cruciale nella progettazione dei componenti che compongono il recipiente a vuoto tokamak. La costruzione di questo dispositivo monumentale, che pesa 23.000 tonnellate e misura 28 metri di diametro, richiede un'ingegneria precisa e una tecnologia all'avanguardia.

Per garantire il perfetto allineamento dei nove settori del recipiente a vuoto, l'ENSA ha utilizzato la scansione 3D e progetti su misura. L’azienda ha utilizzato tecniche di scansione 3D, tra cui fotogrammetria e scansione laser, per acquisire scansioni dettagliate dei bordi laterali di ciascun settore. AsorCAD, uno specialista di ingegneria, anch'esso con sede in Spagna, ha collaborato con ENSA e ha utilizzato Geomagic Design X di Oqton per convertire i dati scansionati in modelli 3D modificabili.

Sfruttando queste geometrie, il dipartimento di ingegneria dell'ENSA ha sviluppato piastre e biscotti di giunzione personalizzati per collegare e proteggere le diverse sezioni dei settori. Una volta fabbricati, i settori verranno saldati insieme, segnando una pietra miliare significativa nella costruzione del tokamak.

Joseph Maria Sanchez, Direttore tecnico di AsorCAD, ha evidenziato i vantaggi di Geomagic Design X per questo progetto. Ha affermato: “Geomagic Design X è il software di reverse engineering più capace per la gestione di nuvole di punti di grandi dimensioni e l’intero processo di reverse engineering è parametrizzato, consentendo di apportare correzioni future più rapidamente. Considerando le grandi dimensioni e l'alta risoluzione delle nuvole di punti con cui lavoriamo, i file che trattiamo sono molto grandi.